低压氢气直喷式喷油器



低压氢气直喷式喷油器

开发了一个低压氢气直喷式喷油器，其具有在纯氢状态下无润滑运行能力，可满足静态发动机以转速为1500r/min运行时每缸产生7.5kW功率所需氢气质量流量。为表征喷油器特性，使用相应的测试标准，搭建含科氏质量流量计的喷油器测试台，且通过激光三角法来测量针阀升程。最终的设计基于商用喷油器需求，而对控制器、针阀驱动及特殊表面参数进行优化。此喷油器在工作台干燥条件下，经100万次测试无故障或严重磨损痕迹。与现有喷油器相比，其所需质量流率在850kPa低压下可实现。

随着喷油器入口处氢气压力降低，且喷油器经磨合期后各项性能指标均达到最佳，则喷油器氢气泄漏率会减少到非常低的水平，可满足实际使用需求。通过不同材料的组合或涂层可实现喷油器表面参数优化，以防止磨损，其中DLC涂层表现出非常良好的耐磨损和擦伤性能。试验结果显示，在850kPa的低压力下，该喷油器可实现3.91kg/h的静态氢质量流量。由于搭载液体有机氢载体（LOHC）发动机工作时，氢气从载体中释放后其压力和环境压力相同，且相对较低，而一般的喷油器要求燃料入口压力较高，燃料在进入喷油器喷射前需被再次压缩至较高压力，但这样会降低系统整体效率，因此采用低压喷射氢气直喷式喷油器尤其适用于搭载LOHC的氢燃料发动机。所研究的低压氢气直喷式喷油器将用于小型氢能源热电联供单元，隶属于巴伐利亚氢燃料研究中心联合五所巴伐利亚大学共同研发的LOHC储能项目。

Moritz Schumacher et al. SAE 2014-01-2699.

编译：苗志慧