基于流体压缩性的双燃料动态共存喷射器精准控制新方法研究

为解决传统双燃料喷射器依赖双控制阀导致结构复杂、成本高昂的问题，研究人员创新性地提出基于流体压缩性的可控P-V方法，通过压力差(ΔP)和蓄压室体积(V)实现柴油与甲醇的动态共存喷射。研究表明：优化柴油入口压力(Pi)、ΔP和V可显著提升前端柴油存储量(Vs)，其中ΔP增至5MPa时Vs提升79.71%，仿真与实验误差<5%。该成果为双燃料发动机提供了经济可靠的解决方案。

　　

随着环保要求日益严格，发动机排放控制成为研究热点。传统单燃料因物化性质限制难以兼顾高效清洁燃烧，而柴油-甲醇双燃料模式展现出独特优势。然而，现有双燃料喷射器多采用双控制阀设计，导致结构复杂、成本高昂且可靠性受限。如何简化结构、降低成本成为推动双燃料技术应用的关键瓶颈。

针对这一挑战，中国某高校研究团队在《Fuel》发表论文，提出一种基于流体压缩性的创新控制策略。该研究摒弃传统双阀设计，利用柴油与甲醇的压力差(ΔP)和蓄压室体积(V)实现双燃料动态共存，仅需单控制阀即可精准调控燃料比例。研究通过计算流体力学(CFD)仿真与实验验证相结合的方法，系统分析了柴油入口压力(P_i)、ΔP、V及发动机转速对前端柴油存储量(V_s)的影响规律。

工作原理解析
研究提出的P-V控制法通过调节ΔP和V实现燃料动态平衡。当ΔP=1MPa时，柴油占据蓄压室主导地位；ΔP增至5MPa时，甲醇压缩性使柴油存储空间扩大79.71%。蓄压室体积(V)从1.2mL增至2.8mL时，V_s提升57.24%，证实空间扩容对存储效率的积极作用。

发动机转速影响
在P_i=33MPa、V=2.8mL条件下，转速≤2500rpm时V_s保持稳定；超过该阈值后，3000rpm和3600rpm分别导致V_s下降2.74%和9.52%，揭示高速工况对燃料平衡的扰动机制。

关键参数优化
柴油入口压力(P_i)从33MPa提升至73MPa时，V_s减少29.30%，表明高压环境抑制柴油存储；而ΔP的增大显著提升存储效率，5MPa条件下V_s增幅达79.71%，验证压缩性调控的有效性。

该研究突破传统双阀设计桎梏，首次实现基于流体压缩性的双燃料精准控制。实验与仿真误差<5%验证了方法的可靠性，为开发低成本、高稳定性的双燃料喷射系统提供新范式。研究成果不仅解决现有技术结构复杂的痛点，更通过P-V协同调控机制为多燃料发动机设计开辟新思路，对推动清洁能源应用具有重要工程价值。国家自然科学基金（51406135、51776135等）为本研究提供了关键支持。