二甲醚发动机燃料喷射过程及其影响因素研究

在一台2102QB二甲醚发动机上测量了高压油管两端的压力,在不同的发动机转速、负荷和不同的二甲醚燃料温度条件下比较了泵端、嘴端高压油管的压力,结合喷油器针阀升程信号计算了二甲醚燃料的喷射延迟期和持续期,以及不同二甲醚温度条件下的声速.试验结果表明:二甲醚的弹性模量小,压缩性大,喷射延迟期较柴油的长;二甲醚的温度对喷射的最高压力、持续期和压力波传播速度均有较大影响,二甲醚发动机的供油提前角需要根据发动机的转速和燃料温度重新匹配.     

二甲醚发动机燃油喷射过程仿真研究

对采用低压共轨燃油喷射系统的二甲醚发动机进行合理的结构简化,建立燃油喷射过程的数学模型,运用Matlab/Simulink仿真研究二甲醚发动机在不同转速条件下的电磁阀供电控制脉冲和针阀升程曲线,得出二甲醚燃料在低压共轨系统中的喷射规律,为新型二甲醚发动机燃料喷射系统的研制提供仿真模拟方法和理论依据.     

二甲醚发动机燃油喷射过程的实验与数值模拟

针对采用普通油泵-油管-油嘴燃油系统的二甲醚发动机,建立了燃油喷射过程的数学模型,通过对不同工况下燃用二甲醚和柴油的燃油喷射过程的数值模拟与计算结果的试验验证,揭示了二甲醚发动机燃油喷射过程的物理本质及其特性参数的变化规律．研究表明,由于二甲醚具有较高的可压缩性,致使其泵端与嘴端压力上升及下降都较柴油缓慢,压力上升始点延迟,实际喷油始点滞后,嘴端油管压力峰值较低,高压油管中的残余压力较高,较易出现二次喷射现象。     

二甲醚发动机复合燃烧爆震特性

将柴油机改造为二甲醚(DME)气道-气缸喷射发动机,研究DME复合燃烧缸内压力的频谱,探讨其爆震特性.结果表明:DME复合燃烧爆震频率带为5～10 kHz;当转速增加时,爆震频率带及爆震段变宽;如果进气道喷射燃料中添加液化石油气(LPG),则爆震频率带及爆震段变窄,且接近上止点;将直喷燃料改为LPG,则爆震频率带变宽,爆震段变窄并接近上止点;当转速增加、进气道燃料添加LPG、直喷燃料改为LPG时,复合燃烧爆震时缸内压力的功率谱密度均增大.     

喷射时刻对甲醇热氛围燃烧影响的试验

利用进气预混合二甲醚(DME)在缸内早燃形成的热氛围,研究了不同甲醇浓度下喷射时刻对缸内直喷甲醇热氛围燃烧的影响.结果表明:醇燃料在上止点附近喷射,燃烧过程表现为DME低温放热、高温放热和甲醇扩散燃烧放热3个阶段的分布式放热规律;随甲醇喷射时刻的提前,燃烧变为双峰放热,且第2放热峰值增大.较早的喷射时刻易导致爆震或者失火,燃烧过程较难控制.不同甲醇浓度下喷射时刻对发动机性能和排放特性的影响有所不同.值得注意的是,随甲醇浓度的增大,DME热值比例减小.综合比较,甲醇在上止点前22°CA附近喷射,能获得较好的发动机综合性能.     

DME发动机着火与燃烧过程的数值模拟研究

从含氧清洁燃料二甲醚（DME）低温着火的化学反应机理入手，开展了DME自燃着火过程的数值模拟研究，进而建立了不同温度、压力和燃空当量比条件下DME着火滞燃期的数据库，通过将该数据库与发动机工作过程的模拟模型相耦合，对DME发动机的运转性能进行了变参数预测分析，预测结果与实验结果符合较好。     

天然气合成油燃料喷射特性

在油泵试验台上,测试了多个工况下天然气合成油(GTL)燃料的喷油速率和油管压力,计算了音速,并与柴油进行了对比,对GTL的喷射过程进行了试验研究.结果表明,当转速不变,随负荷增大,喷油速率、泵端和嘴端压力都逐渐增大,峰值出现的相位后移;循环喷油量明显增加,喷油持续期延长;当负荷不变,随转速升高,喷油速率逐渐增大,最大喷油速率出现的相位滞后,循环喷油量增大,喷油持续期延长;泵端和嘴端压力上升起点位置前移,压力峰值逐渐增大.GTL与柴油对比研究发现,GTL的喷油速率、泵端和嘴端压力峰值以及音速均较小,循环喷油量较少,喷油始点略有延迟,喷油持续期较短.     

燃烧与供油系统参数对二甲醚发动机热效率的影响

采用一部分二甲醚(DME)燃料在发动机进气管与空气预先混合形成均质混合气进入气缸,另一部分DME在压缩行程末期利用压燃式发动机的燃油喷射装置喷入燃烧室实现部分预混充量压缩着火与燃料直接喷射(PCCI-DI)燃烧,开展了燃烧与供油系统参数对DME PCCI-DI发动机热效率影响的试验研究.结果表明:在DME进气引导量为每循环31.6 mg的条件下,采用5孔、φ0.32 mm的喷油嘴,16 MPa的启喷压力,较低的涡流比和推迟喷油,可改善TY1100 DME PCCI-DI发动机的热效率,使发动机在较宽广的转速和负荷范围内稳定运转.     

轻型直喷柴油机燃用二甲醚性能和燃烧特性研究

研究了柱塞直径、喷嘴形式、供油提前角、喷嘴伸入汽缸长度、喷油压力、进气涡流比等燃烧系统主要参数对发发动机性能的影响,测录了示功图和喷油器针阀升程以及污染物排放,计算了发动机的燃烧特性,并与发动机燃用柴油时进行了对比等发动机性能研究表明：与柴油相比,二甲醚的热效率,降低ＮＯｘ排放、实现无烟燃烧、燃烧特性分析结果表明：二甲醚的喷油延 角大于柴油的喷油延迟角,二甲醚的滞燃期比柴油短,预混燃烧量少,扩散燃     

二甲醚发动机电控系统MAP图处理软件的研究

针对二甲醚(DME)发动机PRVI燃料喷射系统和电控系统,运用Matlab强大的数据处理功能和面向对象技术,编制了DME发动机电控系统MAP图处理软件.文章阐述了MAP图数据处理的流程和方法;在油泵试验台上,对编制的MAP图处理软件进行了试验验证.结果表明,该软件实现了发动机最佳控制MAP图的制取,减少了电控系统与发动机匹配的工作量,满足设计需要.