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低壓氫氣直噴式噴油器

開發(fā)了一個(gè)低壓氫氣直噴式噴油器，其具有在純氫狀態(tài)下無潤滑運(yùn)行能力，可滿足靜態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速為1500r/min運(yùn)行時(shí)每缸產(chǎn)生7.5kW功率所需氫氣質(zhì)量流量。為表征噴油器特性，使用相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，搭建含科氏質(zhì)量流量計(jì)的噴油器測(cè)試臺(tái)，且通過激光三角法來測(cè)量針閥升程。最終的設(shè)計(jì)基于商用噴油器需求，而對(duì)控制器、針閥驅(qū)動(dòng)及特殊表面參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。此噴油器在工作臺(tái)干燥條件下，經(jīng)100萬次測(cè)試無故障或嚴(yán)重磨損痕跡。與現(xiàn)有噴油器相比，其所需質(zhì)量流率在850kPa低壓下可實(shí)現(xiàn)。

隨著噴油器入口處氫氣壓力降低，且噴油器經(jīng)磨合期后各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到最佳，則噴油器氫氣泄漏率會(huì)減少到非常低的水平，可滿足實(shí)際使用需求。通過不同材料的組合或涂層可實(shí)現(xiàn)噴油器表面參數(shù)優(yōu)化，以防止磨損，其中DLC涂層表現(xiàn)出非常良好的耐磨損和擦傷性能。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在850kPa的低壓力下，該噴油器可實(shí)現(xiàn)3.91kg/h的靜態(tài)氫質(zhì)量流量。由于搭載液體有機(jī)氫載體（LOHC）發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氫氣從載體中釋放后其壓力和環(huán)境壓力相同，且相對(duì)較低，而一般的噴油器要求燃料入口壓力較高，燃料在進(jìn)入噴油器噴射前需被再次壓縮至較高壓力，但這樣會(huì)降低系統(tǒng)整體效率，因此采用低壓噴射氫氣直噴式噴油器尤其適用于搭載LOHC的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。所研究的低壓氫氣直噴式噴油器將用于小型氫能源熱電聯(lián)供單元，隸屬于巴伐利亞氫燃料研究中心聯(lián)合五所巴伐利亞大學(xué)共同研發(fā)的LOHC儲(chǔ)能項(xiàng)目。

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

編譯：苗志慧