[发明专利]一种二甲醚发动机用直列隔膜式加压泵

说明书

技术领域

    本发明属于二甲醚发动机技术领域。具体涉及一种二甲醚发动机用直列隔膜式加压泵。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展和机动车保有量的高速增长，对能源的需求量不断增加，同时机动车排放污染对环境的影响也越来越严重，二者之间的矛盾越来越尖锐。能源短缺和环境污染已成为我国亟待解决的重要问题，因此，寻找合适的代用清洁燃料已迫在眉睫。

二甲醚（Dimethyl Ether，简称DME），分子结构为CH₃-O-CH₃。二甲醚在常温下为气态，几乎没有毒性，沸点低，自然温度低；其十六烷值超过55（高于柴油），来源广泛，成本低，作为柴油机代用燃料受到了广泛关注。二甲醚和柴油及其他代用燃料相比，具有高效、低排放、低噪音和无烟燃烧等优点。研究表明，二甲醚燃料能使传统的直喷式柴油机的功率提高16%，热效率提高2%~3%，NOx排放降低约40%，压力升高率由原来的0.6MPa/°CA下降到0.28~0.47MPa/°CA，实现无烟燃烧，噪声也明显降低；甚至能够满足严格的欧洲第Ⅳ阶段排放限制标准和美国加州超低排放车辆（ULEV）标准。

由于二甲醚的物化特性与柴油相比存在明显差别，因而，二甲醚并不适合直接在柴油机上使用，二甲醚的低粘性（黏度约为柴油的1/10~1/20）容易导致高压供油系统中的喷油泵的柱塞偶件极易磨损，造成燃料供应量不足及泵油压力低等后果。要使二甲醚在柴油机上能够方便使用，需要对柴油机的燃料供给系统进行相应的改进。

在已有的研究中，主要有两种方案来解决喷油泵柱塞偶件的磨损与泄漏问题：一种是将二甲醚与柴油高比例混合使用（李本正，郭增杰，胡真，等．高比例二甲醚与柴油混合燃料对高压油泵柱塞偶件磨损的试验研究[J]．柴油机，2006，28（3）：21-23）；另一种是在二甲醚燃料中加入润滑改进剂（黄卓勇，胡铁刚，周龙保，等．改进二甲醚燃料润滑性能的研究[J]. 西安交通大学学报，2005，39（3）：233～237）。研究表明，高比例二甲醚与柴油混合燃料相对于纯二甲醚虽可有效地改善高压柱塞偶件早期磨损及泄漏，但从长远角度来看，并未根本解决喷油泵柱塞偶件的磨损与泄漏问题；另外，在二甲醚燃料中加入润滑改进剂后，虽能从一定程度上减轻偶件磨损，但对燃烧和排放性能将造成负面影响，当添加量超过一定比例后会明显产生颗粒（PM）排放。

在已有的研究中，基于二甲醚易雾化性和均质压燃（HCCI）理论，设计可控预混合燃烧（CPC）系统，燃料供给系统可采用低压共轨喷射方案（陶军，王卫华，游彩霞，等．二甲醚发动机低压共轨燃料喷射系统的设计及试验[J]．武汉大学学报（工学版），2010，（06）：770-773+783）。前期研究表明共轨喷射压力为6.0MPa，甚至更低便能实现较好的喷射与燃烧，且共轨管压力稳定在10MPa左右就能使发动机获得比较满意的功率、燃油消耗率和排放指标，因此对向共轨管输送二甲醚燃料的加压泵的增压性要求并不高。

液压隔膜泵依靠柔性隔膜的来回鼓动达到吸入和排出液体介质目的，其柱塞偶件和被加压介质完全被隔膜隔开，使输送介质既不外漏也不与有关运动部件相接触，因而不存在介质从柱塞偶件间隙泄漏的问题；柱塞偶件界面间依靠独立润滑系统实现运动过程中的润滑与密封。初步实验表明，液压隔膜泵虽能解决二甲醚燃料的磨损与密封问题，但现有的液压隔膜泵一般靠电机驱动，存在体积大、输出压力相对较低、运动过程中往复次数少、压力脉动较大等缺点，因而不具备直接用于车辆发动机的条件，必须对现有的液压隔膜泵结构进行改进与优化。

发明内容

为实现上述目的，本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种结构简单、体积小、压力高、压力脉动小、操作方便、使用安全、能有效解决因二甲醚低粘性带来的柱塞偶件磨损问题及满足车用化要求的二甲醚发动机用直列隔膜式加压泵。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：泵体由上泵体与下泵体通过螺柱连接组成。凸轮轴水平地安装在下泵体的下部，凸轮轴上设有2~4个凸轮；下泵体设有与凸轮个数相等的挺柱孔，每个挺柱孔位于对应凸轮的正上方，每个挺柱孔中均装有挺柱体部件，挺柱体部件由挺柱、滚轮和滚轮销组成，滚轮通过滚轮销安装在挺柱中，凸轮轴上的每个凸轮与各自对应的滚轮活动接触，挺柱的上端装有调整垫块。

在上泵体中设有与凸轮个数相等的柱塞套孔，每个柱塞套孔均装有柱塞套，每个柱塞套中的柱塞下端与对应的调整垫块活动接触；柱塞弹簧的上端支承在上泵体的下平面，柱塞弹簧的下端支承在柱塞下部的弹簧座上。