缸内直喷汽油机多孔喷油器喷雾特性试验研究.pdf

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1、第5期(总第202期)车用发动机No．5(Seria1No．202)2012年lO月VEHICLEENGINE0ct．2Ol2缸内直喷汽油机多孔喷油器喷雾特性试验研究尉庆国，王艳华，刘新华。，李波。(1．中北大学机电工程学院，山西太原030051；2．中国北方发动机研究所，山西大同037036；3．中国汽车技术研究中心，天津300162))摘要：为了研究缸内直喷汽油机多孔喷油器的喷雾特性，建立了定容喷雾试验装置，对不同环境压力和不同喷油压力条件下的自由喷雾和碰壁喷雾过程进行了拍摄，分析了壁面距离和壁面倾角对喷雾特

2、性的影响。研究发现：多孔喷油器与传统的旋流式喷油器的喷雾特性存在较大差异。多孔喷油器的喷雾锥角受环境压力影响较小；随着环境背压的增大，贯穿距离和喷雾锥角呈现先增大后减小的特点；喷雾锥角随着喷射压力的提高略有增加。在碰壁喷雾发展过程中，不同环境压力下喷雾油束与壁面接触面积接近；随着壁面距离的增加，碰壁喷雾高度递减，碰壁后的喷雾高度存在波动；随着壁面倾角的增大，碰壁喷雾高度和增大。在壁面倾角的增大过程中，影响碰壁喷雾半径的因素较多，呈现出较复杂的变化规律。以上研究为多孔喷油器的设计及其与燃烧室的匹配提供了理论依据。关

3、键词：缸内直喷汽油机；多孔喷油器；燃油雾化DOI：10．3969／j．issn．1001—2222．2012．05．016中图分类号：TK413．84文献标志码：B文章编号：1001—2222(2012)05—0071-06发动机缸内燃油雾化结构的形成及其稳定性对己烷和正癸烷对GDI多孔喷油器喷雾特性进行了混合气准备过程和后续的燃烧过程起着关键性作研究，主要考虑了燃油特性对喷雾结构的影响。。用。目前国内关于多孔喷油器的喷雾特性研究相对第二代GDI(缸内直喷)发动机的喷油器多采用较少。本研究主要通过建立定容喷雾试验

4、对多孔喷类似于柴油喷嘴的多孔喷油器，但是柴油喷油器喷油器自由喷雾和碰壁喷雾特性进行研究，考虑喷油孑L的喷雾锥角范围较宽(130。～170。)，而汽油喷油压力、环境压力、壁面倾角、碰壁距离对喷雾特性的器喷孑L的喷雾范围相对较窄(30。～90。)。通过对多影响，为多孔喷油器的设计及其与燃烧室的匹配提孑L喷油器喷孔数量、喷孑L锥角及位置控制，可以获得供理论依据。各种满足需要的喷雾结构。田江平等人采用激光吸1喷雾试验的建立收散射法对单孔以及3种不同夹角的双孔喷油器自由喷雾和碰撞喷雾进行研究，分析了喷孔轴线夹角为了研究GD

5、I发动机多孔喷油器的喷雾特性，对双孔喷雾的气相质量分数、贯穿距以及喷雾锥角通过建立定容自由喷雾试验和碰壁试验，进行喷雾的影响l2]。高剑主要对第一代GDI发动机旋流式特性研究。喷油器的喷雾特性和喷雾模型进行了研究]。王1．1喷雾试验装置建昕等人主要研究了两段喷射控制GDI发动机分图1示出了高压燃油喷雾可视化试验系统。燃层混合气形成的基本规律。]。汪淼等人研究了汽油通过高压压缩的氮气加压后输送到喷油器端，最油喷雾碰壁过程中壁面斜角、壁面粗糙度和碰壁距大喷油压力为15MPa，两端装有石英玻璃的定容容离等因素对壁面油膜

6、形成的影响_8]。Aleiferis等人器与另一装有高压混合气(N占93．75，CO。占研究了燃油特性、燃油温度以及喷油压力条件对6．25，混合后的分子量与空气相当)的气瓶相连。GDI多孔喷油器喷雾过程中空化现象、闪急沸腾现通过STMicroe1ectronicsL9707模块控制喷油信象以及混合气形成的影响¨g。。Zigan等人利用正号，高速摄像机通过5VTTL电平同步触发，分辨收稿日期：201208—18；修回日期：2012-08—30基金项目：国家自然科学基金(50606014)作者简介：尉庆国(1969一

7、)，男，副教授，主要研究方向为车辆动力匹配研究；weiqingguol6@nuc．edu．cn。2012年1O月尉庆国，等：缸内直喷汽油机多孔喷油器喷雾特性试验研究随着喷射压力的提高略有增加，与IMHMunich经图6示出了P为10．0MPa时，喷雾锥角受环验公式计算相一致。此外，多孔喷油器的整体喷雾境背压的影响。由图可知，喷雾发展过程中，喷雾锥锥角受喷孔结构布置影响较大，而受各孔喷雾锥角角随喷油时间增大到最大值后略有下降，在喷雾稳的影响较小。随着喷油压力的提高，各孔喷油雾化定后，喷雾锥角基本保持不变。随着环境背

8、压的增程度逐渐加大，所以整体喷雾锥角略有增大倾向。加，喷雾锥角随环境压力变化先增大后减小。环境在喷油压力为10．0MPa时，喷雾锥角增大较为明压力从0．1MPa增加到0．3MPa，喷雾锥角增加约显，平均增加约8。。7。。主要是由于气体介质密度的增加使射流液柱所受周围气体介质的扰动程度增加，有利于液滴径向g速度的传播_】引。随着环境压力的进一步增大，喷雾＼褪压差对喷雾粒子径