喷孔结构对多孔GDI喷油器喷雾特性的影响

喷孔结构直接决定多孔非对称缸内直喷汽油(GDI)喷油器的孔内流动状态,进而影响GDI喷油器的雾化特性.建立了不同喷孔内圆倒角、喷孔长径比和喷孔锥角等几何参数模型,并结合CFD仿真、高速摄影和激光测量技术对不同喷孔参数的空穴现象、喷雾形态、贯穿距离和索特平均直径的概率密度等进行了研究.结果表明:喷孔内圆倒角有利于减弱空穴现象,增加贯穿距离,但油雾的索特平均直径增大;喷孔长径比对于空穴现象的影响不明显,对贯穿距离和平均索特粒径的影响并不遵循线性规律;喷孔锥角对空穴现象的影响较小,喷雾贯穿距离随着喷孔锥角的增加而减小,但每一束油束锥角变大,喷雾范围扩大,雾化质量提高.     

缸内直喷汽油机高压旋流喷油器流动特性模拟研究

为了揭示直喷式汽油机高压旋流喷油器内燃油的流动特性及其影响因素,利用STAR-CD软件建立了压力旋流喷油器计算模型,并对喷油器内燃油的速度和压力变化历程以及旋流孔倾角和喷油压力对喷油器内流动特性的影响规律进行了研究.计算结果表明,在旋流喷油器内燃油的轴向速度不断增大,且在喷孔出口处达到最大值;而其切向速度则在喷孔入口处达到最大值,然后在喷孔内逐渐减小.随着旋流孔倾角的增大,燃油的喷射速度和湍动能减小,但初始涡流角增大.随着喷油压力的增大,燃油的喷射速度和湍动能均随之增大,而初始涡流角基本不变.     

柴油机不同类型喷嘴内部空化流动特性的研究

柴油喷嘴内部空化效应是燃油液体射流雾化的重要原因之一。针对目前发动机上广泛采用的SAC型和VCO型两种柴油机多孔喷嘴,运用基于欧拉多流体法的多相流模型,通过全自动网格生成技术,对二者进行了多维数值模拟。将空化模型应用于数值模拟中,全面分析了喷射压力、喷孔背压、喷孔入口圆角半径和喷孔倾斜角等参数对喷孔内部空化流动及出口流量的影响。结果表明,增大喷射压力容易促使空化的发生,压力较大时,SAC型喷嘴出口流量变化不如VCO型的大;出口压力对空化起到抑制作用,减小出口压力有利于空化的形成,有助于喷孔出口燃油的雾化;喷孔入口圆角半径和倾斜角的增大,使得孔内流动变得更加顺畅,燃油蒸气体积变小,出口流量增加。所以孔内空化效应对缸内喷雾过程尤其是燃油液体射流的初始破碎的影响不容忽视。     

喷嘴结构对多孔喷油器喷射特性影响的研究

利用EFS8246单次喷射测量系统和高速闪光摄影系统对不同结构参数的非轴对称喷嘴的喷油规律和油束形态进行了试验研究.利用CFD软件Fire的两相流模型对各喷嘴内部流动和气蚀现象进行了仿真模拟.喷嘴结构参数包括喷孔数、喷孔直径、喷孔夹角和喷孔长径比.研究结果表明:各结构参数对喷嘴流量系数、雾束形态、各孔间流量差异、各次喷射的一致性均有不同程度的影响,而具体的影响程度由压力室和喷孔内的气穴强度决定.     

小流量旋流喷嘴喷雾性能影响因素的试验研究

在超高压燃油喷雾试验台上测试分析了不同环境背压及喷射流量对适用于斯特林发动机的小流量压力旋流喷嘴燃料喷射性能的影响。结果表明:喷嘴的喷雾形态受燃烧室背压的影响最明显,背压升高,喷雾锥角减小;喷射流量的影响受背压的限制,中高背压下,流量增大到一定程度后锥角开始变小,流量继续增大,雾化效果变差。喷嘴设计流量的影响为:增大设计流量,相同工况下的喷雾锥角有增大的趋势,但有效雾化的最小临界流量值变大;设计锥角的影响和设计流量类似:较大喷射流量工况下,大设计锥角喷嘴对高背压的适应性较好。研究认为:小流量工况只能采用小设计流量的喷嘴,且对高背压的适应性较差;在大流量工况下,设计流量和设计锥角均较大的喷嘴对高背压工况具有更好的适应性。     

喷孔几何特征对变截面喷油孔空穴流动状态的影响

采用混合多相流模型及空穴模型相结合的方法,对喷油嘴激光打孔过程形成的变截面喷油孔内空穴流动现象进行数值模拟,重点分析喷孔几何特征对空穴流动状态的影响规律.结果表明,变截面喷孔内喷孔截面收缩或者扩张的程度及位置对孔内燃油空穴流动状态具有重要影响.截面收缩型的喷孔可在出口形成更大的空穴强度分布,利于促进燃油的初次分裂及雾化.截面扩张型喷孔可使得出口燃油速度分布更均匀,出口平均速度增大,从而提高流量系数;研究还发现,相对于直喷孔,变截面喷油孔内空穴流动状态对孔入口倒角变化的敏感性减小,这将有利于提高多孔喷嘴各孔流量及雾化的均匀性.     

旋流式气液同轴式喷油器在加压空间中流量特性的试验研究

在增压条件下对一种旋流式气液同轴喷油器的流量特性进行试验研究.在不同的环境背压条件下,分别研究了气液比、环境背压对燃油流量系数、雾化空气流量系数的影响.结果表明:本喷油器的燃油流量系数稳定在0.2971,不受气液比、环境背压等因素的影响;雾化空气流量系数随环境背压与喷油器雾化空气通道进口压力的压力比的增大而减小,与气液比无关.根据试验数据整理出雾化空气流量系数拟合公式,能够对试验数据作出准确的预测.     

柴油机孔式喷油嘴内空穴流动的模拟分析

利用混合多相流体模型加空穴模型的方法，模拟了柴油机孔式喷油嘴稳定喷射时嘴内的空穴流动现象，分析了空穴在喷油嘴内形成机理及其分布情况。基于这一模型进一步分析了喷射压力、背压和喷孔长径比、喷孔入口圆角比、非轴对称喷孔等几何结构参数对喷孔内空穴分布的影响。通过模拟计算可知，提高喷射压差和减小喷孔入口圆角半径都可以提高空穴强度，同时也发现提高喷孔长径比可以使空穴在喷孔出口截面上分布更为均匀。从燃油空穴雾化理论的角度出发，空穴强度的提高以及在出口截面上的均匀分布都有利于燃油的破碎雾化。     

喷油器喷嘴结构参数对空化效应的影响

喷油器喷嘴内部的燃油的流动和空化直接影响燃油的喷射,又可造成喷嘴空蚀。基于不可压缩流体体积函数(VOF)多相流模型,模拟喷油器完整喷射周期内的燃油流动和空化特性,获得喷嘴空化形成及发展的关键区域和影响空化效应的关键结构参数,并分析其对流场及空化特性的影响规律。结果表明：较小针阀升程时,在针阀锥形表面台阶和喷孔下边缘位置处发生明显空化现象,当升程增加,空化集中分布在喷孔位置处,从倒圆处开始诱发,逐渐向下游延伸;针阀台阶夹角增大使得针阀表面台阶处和喷孔下缘的前部的局部空化增强,穴蚀更严重,且燃油流量减小,通过增大针阀座倒圆半径和喷孔直径锥度系数可有效地改善喷孔局部空化程度。     

GDI多孔喷油器喷雾特性的试验与仿真研究

利用工程分析软件AVL FIRE在不同进出口压力、燃烧室温度、长径比及喷孔倾角等变量条件下,对GDI喷油器流量特性、雾化形态、贯穿距离及雾化颗粒进行仿真分析,并采用高速摄影技术对仿真结果进行验证。研究结果表明:仿真与试验结果相吻合;随着喷射压力增大,雾束的贯穿距增大,雾化效果显著提高;燃烧室压力增大会使喷雾雾化粒径减小;燃烧室温度提高可使喷雾液滴蒸发加快,有利于混合气的形成;较小的喷孔直径使得孔内流速较高,雾化效果更理想;喷孔长度变化对喷雾的影响并不显著;喷孔倾角增大,喷雾粒径也相应增大。     

针阀导向面直径对喷油器宏观特性的影响

在喷射压力一定的情况下,燃油的雾化质量及油注的形态在很大程度上就取决于喷油器内各部件的结构尺寸以及特性参数.文中选取针阀导向面直径作为结构特性参数,分析其对喷油器宏观特性的影响.发现减小针阀导向面直径时:主喷射期内可以减小针阀的波动、消除二次喷射,有利于喷射过程的稳定;基本不影响油束形态和分布情况,还有效降低了油滴的索特平均直径,提高了燃油雾化质量.因此,适当减小针阀导向面直径,可以提高喷油器的整体性能.     

柴油机SCR系统尿素溶液喷雾特性的试验研究

应用多普勒粒子动态分析仪(PDA)研究了SCR系统尿素溶液喷雾的粒径及其分布特征。试验对比了有、无空气辅助喷射系统的喷雾粒径分布特征;测量了空气辅助喷射系统尿素溶液喷雾在垂直喷雾轴线不同截面上的粒径分布;研究了空气压力及喷嘴的喷孔结构对喷雾粒径的影响。通过高速摄影得到空气辅助喷射系统尿素溶液喷雾的发展过程。试验结果表明:空气辅助喷射系统沿喷雾轴向喷雾粒径的大小及粒径分布变化不大,大直径液滴所占比例随着辅助空气压力的减小而增大,有倒角喷孔较无倒角喷孔更有利于喷雾雾化;无空气辅助喷射系统喷雾雾化效果较差,大直径液滴所占的比例明显增大。     

影响喷油嘴喷孔流量系数关键参数的研究

通过计算流体力学(CFD)计算的方法,详细研究了喷油嘴喷孔流量系数随喷孔K系数、入口圆角半径和喷油背压的变化的规律。结果表明:喷油嘴喷孔流量系数随喷孔K系数的增加而增大,随喷孔入口圆角半径的增加而增大,并且,喷孔直径对喷油嘴喷孔流量系数增加幅度有重要的影响。     

基于CFD的柴油机渐扩形喷孔喷嘴空穴流动特性研究

柴油机喷嘴的内部流动特性直接影响到燃油的喷射和雾化,进而影响到随后的蒸发、混合和燃烧。基于喷孔形状对其内部流动特性的重要影响,将混合多相流模型与空穴模型相结合,对渐扩形喷孔喷嘴的内部流动特性进行了三维数值模拟。研究结果显示:随着喷油压力或针阀升程的增加,渐扩形喷孔喷嘴内的空化效应和液流紊乱均是逐渐增强的,喷孔的质量流量和出口平均流速均是逐渐提高的,喷油背压的增加对上述参量均具有一定的抑制作用;但与圆柱形喷孔喷嘴相比,相同喷射条件或针阀升程下,渐扩形喷孔喷嘴的质量流量和空化效应均是较高的,流量系数和出口平均流速均是较低的。     

喷油器喷孔结构对循环喷油量一致性的影响

针对柴油机高压共轨喷油器不同的喷孔结构参数,开展了喷油流量的一致性仿真和试验,分析了不同轨压情况下喷孔锥度(k系数)、入口圆角半径对喷油器循环喷油量的影响以及不同轨压、脉宽情况下喷孔结构对循环喷油量一致性的影响.结果表明:增大喷孔k系数和入口圆角半径可以有效抑制孔内空化现象,增大喷孔流量系数,从而增大喷油器循环喷油量;在喷孔结构相同时,增大轨压或喷油脉宽可以减小喷孔内压力波动对循环喷油量一致性的影响;增大k系数和入口圆角半径可以减小因空化现象造成的压力波动,使喷孔内部燃油压力分布更均匀,提升循环喷油量一致性.     

喷孔设计和加工对柴油机性能的影响

一 前言 喷油嘴的流量系数对燃油系统的喷射特性、喷油器的工作特性以及对柴油机混合气的形成、燃烧完善程度和颗粒排放都至关重要,而喷孔入口处的几何形状和表面粗糙度所产生的节流作用是影响喷孔流量系数的重要因素,因此喷孔需要精密的制造和控制,以达到最佳的流量系数。     

喷油嘴内部空穴流动模拟计算分析

利用多相流空穴模型对喷油嘴稳定喷射时喷孔内的空穴流动现象进行了三维数值模拟,分析了空穴在喷油嘴内的形成机理及其分布情况,,基于此模型进一步研究了喷油压力、背压及喷孔入口圆角半径与喷孔k系数对喷孔内部空穴分布的影响.通过模拟计算可知,喷射压力降低和背压增加、增大喷孔入口圆角半径及喷孔k系数后,喷孔内空穴将减小.     

喷嘴结构对喷雾特性的影响

为了解高压共轨喷嘴结构对喷雾的影响,试验采用三维相位多普勒粒子分析仪(PDPA),在高喷射压力条件下研究了不同的喷嘴结构的喷雾粒径空间分布情况.结果表明:高压燃油喷雾的粒径分布呈现轴线大、两边小的趋势,并在喷雾边缘稍微增加;同时随着喷射压力的增加,喷雾索特平均直径(SMD)的分布呈现粒径减小的趋势,小粒径区域逐渐向喷嘴顶端靠近,喷雾雾化效果随喷射压力增加而改善.随着喷孔直径的减小,喷雾总体SMD呈减小趋势;当喷孔直径减小到一定程度时,进一步减小喷孔直径对喷雾雾化效果的影响逐渐减弱.孔径为0.18,mm的喷嘴,喷雾SMD随着长径比(L/D为3.89~5.00)的增加而增大;孔径为0.13,mm的喷嘴,喷雾SMD随着长径比(L/D为5.38~7.69)的增加而降低.     

不同背压下GDI油束的喷雾过程研究

在定容弹中,利用高速摄影和相位多普勒粒子测试技术研究了背压对汽油直喷多孔喷油器一油束的喷雾过程的影响,背压变化范围为绝对压力0.05MPa~0.50MPa。研究结果表明:在不同的背压下,均发现了目标油束往喷油器轴线偏转的趋势,这是由目标油束两侧压差而引起;油束的偏转同时导致了油滴直径分布的变化。在喷雾发展过程中,在大气压力和负压下,不同径向位置的油滴速度在一定时间内呈双峰分布状,而在高背压下仅呈现单峰分布,这是由高速射流带来喷雾内外侧压力不平衡和汽油的低饱和蒸汽压引起喷孔出口速度分布变化共同作用而导致。     

燃油系统参数对柴油机燃烧及排放影响的研究

采用CFD数值模拟方法研究了柴油机燃油喷射系统参数--喷孔直径、喷雾夹角等对柴油机燃烧过程及排放的影响.研究结果表明,喷孔直径对缸内速度场影响较大,较小的喷孔直径可以促进缸内充量的混合.喷孔直径越小,缸内高温区域出现越早,而且高温区域范围越大.随着喷孔直径的减少,碳烟排放降低,Nox排放升高.改变喷雾油束夹角对缸内压力和温度影响不大,但是影响到喷雾油束的落点位置.落点位置过高,则油束喷入气缸余隙较多,燃烧质量较差,生成较多碳烟;落点位置过低,则油束喷到燃烧室凹坑底部,导致油滴沉积在温度较低的燃烧室底面上,碳烟排放恶化.