隔膜泵替代二甲醚发动机传统喷油泵的可行性分析

简述了近年来二甲醚发动机的发展动态,针对二甲醚自润滑性能差等特点,分析了二甲醚对传统柴油机喷油泵造成磨损与泄漏的问题.依据化工领域广泛使用的隔膜泵的技术特点,提出用隔膜泵替代传统柴油机喷油泵的设想,并探讨了可行性.     

二甲醚发动机发展现状与展望

开发替代燃料是解决我国油气短缺的重要手段。二甲醚(DME)以其优异的特性被普遍视为多用途、多来源的清洁替代燃料。它不仅可以实现无烟燃烧,超低排放,而且价格便宜,原料充足。文中介绍了二甲醚的特性,国内外对二甲醚代用燃料开展研究的状况、开发和应用前景。     

二甲醚发动机活塞温度的测量研究

用硬度塞法分别测量了相同工况下二甲醚(DME)发动机和柴油机的活塞温度分布,测量结果表明,90%标定负荷工况时,DME发动机活塞顶部和火力岸处表面温度为255℃～290℃,比同工况下柴油机要低20℃～40℃,燃用这两种燃料的活塞温度分布情况及其变化趋势则基本相同。采用零维燃烧模型对DME发动机与柴油机的燃烧放热规律和缸内温度变化历程进行了预测分析,计算结果表明,在相同工况下DME发动机的热负荷低于柴油机,这是导致DME发动机活塞温度较柴油机低的根本原因。     

超低排放二甲醚燃料发动机及其研究动态

对超低排放二甲醚燃料发动机的国际研究动态、二甲醚燃料的制取与二甲醚发动机的燃油 射系统的燃烧系统优化作了概要分析，指出了开发该种新型发动机对我国汽车工业发展的积极意义。     

二甲醚发动机NOx超低排放的优化设计

二甲醚是一种可再生能源,同时相比柴油有着较好的动力性能和优良的排放性能;SCR技术是中重型柴油机达到国III以上排放标准的首选技术,在国内外得到广泛的关注和应用。近几年,国内外成功开发出二甲醚为燃料的发动机和车辆,排放达到国III标准。相比二甲醚发动机无烟、低HC排放的优良特性,其NOx排放仅满足了国III的标准。为了使二甲醚发动机各方面的排放性能相匹配,文中通过采用SCR技术,并结合先进的电控技术,大幅度降低NOx排放,使其整体排放性能达到国V甚至更高的标准,对未来5~10年进一步降低汽车尾气NOx排放的研究有着重要的指导意义。     

CA498A二甲醚发动机动力与排放特性的研究

在一台车用CA498A柴油机上进行了燃用二甲醚的试验研究,结果表明二甲醚发动机在转速低于3200 r/m in的范围内,其动力性均超过原柴油机。ESC13工况法检测结果表明,加氧化后处理器的二甲醚发动机的排放测量值已低于欧Ⅲ排放限值。     

二甲醚发动机的燃烧与排放研究

在一台2135直喷柴油机上，对燃油供给系统进行了适当的改造，测试了燃用二甲醚发动机的燃料喷射时刻、气缸压力和有害排放，计算分析了放热规律及滞燃期变化规律。研究结果表明，在供油提前角相同的情况下，二甲醚的喷射延迟比柴油长而滞燃期比柴油短，着火时刻落后于柴油；二甲醚的最大放热速率小，而燃烧持续期短；二甲醚发动机接近无烟排放，N0x排放浓度显著低于柴油机。     

新燃料二甲醚的直接合成制造技术及二甲醚发动机的开发动向

在各国对柴油机排放实施更严格的排放法规时,一方面不断改进柴油机结构和燃烧过程,采用直喷式共轨燃油喷射系统;另一方面在柴油机排放后处理方面采用高效柴油颗粒捕集器(DPF)和NOx还原催化剂。与此同时,也从新燃料的途径进行大胆探索。在这一背景下,并考虑到能源的多样性,能源的安全保障,汽车产业界正关注着二甲醚应用开发的前景和市场潜力。 二甲醚的大量生产将为燃料电池的燃料来源开辟了新的渠道,从长远的能源保障战略来看,将为推广使用燃料电池车起到重要作用     

二甲醚发动机用直列隔膜式燃料泵的开发

以二甲醚发动机低压共轨燃油系统为对象,针对二甲醚燃料易造成柱塞式喷油泵柱塞偶件磨损和泄漏的问题,设计开发出一种二甲醚发动机用直列隔膜式燃料泵,阐述了其结构设计方案和工作原理,分析了关键部件。该泵采用发动机直接驱动和柱塞往复运动挤压隔膜的工作方案,具有结构简单特点,仿真分析表明,流量及压力脉动小,能满足车用小型化的要求,为深入开展二甲醚发动机低压共轨燃油系统的研究提供了设备基础。     

二甲醚发动机用隔膜泵的设计

介绍了隔膜泵的结构和特性,讨论隔膜泵替代二甲醚（DME）发动机传统喷油泵的可行性,建立隔膜泵膜片的有限元模型,利用有限元软件对膜片进行应力分析,以获得隔膜泵膜片的受力情况。结合隔膜泵的发展,分析各类隔膜泵的优缺点,在二甲醚可控预混合燃烧和低压喷射技术的基础上,设计出了一种适合作为二甲醚发动机的喷油泵。     

车用直喷柴油机燃用二甲醚的低压供油系统

开发了一套车用直喷柴油机燃用二甲醚的低压供油系统,其供油压力可达2.0 MPa,压力波动小,并可根据发动机负荷变化调节供油量。实车试验结果表明,安装该系统后,发动机起动迅速,工作平稳,高温天气不易气阻,供油系统故障明显减少。     

二甲醚发动机HCCI燃烧的试验和数值模拟研究

结合详细化学反应动力学机理,采用单区模型计算了二甲醚发动机均质充量压缩燃烧过程中缸内压力、缸内温度、重要中间产物浓度、NOx 浓度等的变化,并将计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,二甲醚均质充量压缩燃烧具有两阶段着火特性,着火时间、NOx 排放和缸内压力变化趋势预测准确。     

采用切线凸轮的电控单体泵燃油系统性能研究

研究了电控单体泵燃油系统特性在匹配切线凸轮型线下的燃油特性。进行了高转速和低转速下的试验,低转速下对应的供油速度低,如果供油提前角太提前将导致断续喷射,高转速下较大的凸轮速度将对应较高的供油速度,使得供油压力高,因此可用凸轮速度范围受到限制,切线凸轮速度变化较大使得对应的工作区间较短;进行了不同提前角下的试验,供油角度的变化对电控单体泵燃油系统喷射特性影响较大,不利于通过调节喷油角度来优化排放性能;进行了不同油量下系统的特性试验,发现不同油量下喷射特性变化大,变化规律不满足理想喷油规律的需求;进行了高速下燃油系统试验,高速时由于压力波的影响出现了二次喷射。结果说明,切线凸轮型线的速度段斜率大,能够快速实现高速供油,有利于快速建立供油压力,但是采用切线凸轮的单体泵燃油系统的供油特性受到转速和提前角的影响,不利于发动机面工况的匹配和大功率柴油机的需求。     

EGR对DME发动机性能和排放的影响

开展了4100QBZL增压中冷发动机燃用D40二甲醚—柴油混合燃料时采用EGR技术对发动机动力性、经济性、燃烧和排放性能影响的试验研究。试验结果表明:EGR技术可以有效降低D40混合燃料发动机的NOx排放,EGR率越高,NOx排放改善越明显,但会不同程度恶化烟度、HC,CO等排放。     

柴油机冷起动阻力矩试验研究

使用三相变频异步电机从50 r/min~350 r/min倒拖发动机;测量了在不同温度、不同拖动转速下,柴油机的起动阻力矩随环境温度的变化规律。运用数值回归的方法预测了柴油机在更低温度下的起动阻力矩。结果表明:起动过程中,起动转速较低时,产生的静态起动力矩较大;环境温度越低,起动阻力越大;起动转速越高,产生的平均阻力矩也随之升高,起动阻力矩随着转速的增加呈近似线性关系。     

并联式混合动力发动机扭矩管理模型仿真与试验研究

建立了基于扭矩的汽油机仿真模型,该模型可用于并联式混合动力电动汽车的控制策略的开发与仿真研究。在Matlab/Simulink中对基于扭矩控制的发动机模型进行了仿真,表明以扭矩为控制变量来确定进气充量、喷油量和点火正时的控制策略是有效的且适用于整车控制。另外,通过将扭矩估计模型的仿真结果与试验结果对比,验证了模型的准确性。最后介绍了发动机的基本标定试验。