二甲醚/柴油双燃料燃油供给系统仿真研究

摘要

与柴油相比，二甲醚燃料是一种高效、低污染和经济的发动机燃料。面对日益严重的环境和能源问题，二甲醚有可能成为柴油机的代用燃料。但是由于二甲醚的饱和蒸汽压远高于柴油，在柴油机中燃用二甲醚/柴油混合燃料时，燃油供给系统特别是喷油泵腔内极易产生汽化现象，导致循环供油量不均，影响柴油机正常工作。因此燃油供给系统中的汽化现象严重制约了二甲醚作为柴油机代用燃料的推广应用。
　　针对燃油供给系统中的汽化现象，笔者所在的团队提出一种旁通单向阀技术，该技术方案具有经济、简单高效的特点。该文以上海柴油机厂生产的2-135型柴油机喷油泵的传统泵-管-嘴燃油供给系统为研究对象，利用AVL-hydsim仿真软件平台，建立原型机燃油供给系统模型、传统二甲醚/柴油双燃料燃油供给模型和旁通单向阀技术的二甲醚/柴油双燃料燃油供给模型。
　　通过对比原型机燃油系统、传统二甲醚/柴油双燃料系统，分析各种参数对喷油泵腔内汽化现象的影响。论证了传统二甲醚/柴油双燃料燃油供给系统不可避免的会出现汽化现象。
　　针对旁通单向阀技术方案，采用仿真计算方法，（1）研究分析混合燃料可压缩性对喷射特性的影响，结果表明：○1旁通单向阀结构方案导致喷油泵腔高压容积增大，导致泵腔内压力和每循环喷油量下降；○2随着混合燃料中二甲醚质量分数的增加，混合燃料的弹性模量值减小，可压缩性增强，泵腔和高压油管内的压力会下降，高压油管内的残余压力波动幅度加大，但未发生多次喷射等现象，供油系统的喷射速率会随之增大，每循环喷油量则会下降。（2）协助完成了旁通单向阀的辅助设计和制定试验研究计划，确定旁通单向阀主要结构参数的、旁通单向阀动态响应等参数，结果表明：○1单向阀密封面直径与密封面间隙长度对供给系统中的泄漏起影响更大的是密封面的直径，随着泄漏量的增加，泵腔内的压力和每循环喷油量会随之下降；○2单向阀响应速度不影响泵腔内最高压力，但是单向阀弹簧刚度越大，响应越慢，单向阀开启初期泵腔内压力波动、单向阀升程、单向阀流量和每循环喷油量越小。

目录

声明

第1章绪论

1.1 研究背景

1.2 二甲醚燃料

1.3 二甲醚燃料在柴油机上的应用

1.4 研究目标和研究意义

1.5 研究内容和研究方法

第2章仿真平台与仿真模型

2.1 AVL-hydsim软件简介

2.2 纯柴油燃料供给系统的仿真模型

2.3二甲醚/柴油双燃料燃油供给系统的仿真模型

2.4 旁通单向阀技术方案

第3章影响汽化现象的因素

3.1 燃料供给系统中汽化现象

3.2 喷油泵参数的影响

3.3混合燃料参数的影响

3.4 油泵凸轮轴转速的影响

3.5 本章小结

第4章旁通单向阀技术分析

4.1 旁通单向阀方案的可行性

4.2 高压容积的影响

4.3 混合燃料可压缩性的影响

4.4 混合燃料泄漏的影响

4.5 单向阀动态响应的影响

第5章总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献