亚临界/超临界汽油喷雾特性

基于超临界喷射平台,研究了低亚临界态、亚临界态和超临界态汽油在直喷喷油器上的喷雾特性.结果表明:低亚临界态、亚临界态和超临界态的喷雾形态有明显不同.在单孔喷雾中,在相同喷雾时刻下,随着温度的升高,单孔喷雾的贯穿距先缓慢持平,后大幅下降了25%,左右;喷雾的面积呈持续上升趋势.在6孔喷雾中,在相同喷雾时刻下,随着温度的提高,喷雾贯穿距在低亚临界态区先缓慢增加,进入亚临界区后大幅下降了15%,~20%,,最后在超临界区迅速回升;喷雾面积先增加,在亚临界区出现峰值后迅速下降.超临界态时,6孔液相喷雾由黏稠核区和稀薄气液两相区构成,核区延伸度和比长度R随着温度升高而下降.     

高温汽油喷雾的宏观形态和液滴粒速粒径

采用高速相机和PDA(激光相位多普勒风速仪)研究大气环境下汽油从常温到超临界态(最高至376,℃)喷雾宏观形态和液滴速度及液滴粒径的变化规律.结果表明:当燃油到达超临界状态时,喷雾形态由常温絮带状结构转变为均匀的云团状结构,与此同时贯穿距和锥角随温度的变化规律完全不同于亚临界状态;喷雾液滴平均速度随着温度的升高先有所增加、后明显减小;当燃油温度低于88,℃时,液滴直径分布分散,喷雾中存在直径极大(d70,?m)的液滴,严重影响混合质量,而高温下液滴直径分布集中,所有液滴直径均在15,?m以下.     

汽油/柴油掺混燃油两段喷射喷雾特性试验研究

基于定容燃烧弹与超高速数码相机搭建的LED-Mie散射喷雾试验台,研究了不同参数对柴油、汽油质量占比20%的柴汽混合油(记为G20)单段与两段喷射主喷液相喷雾特性的影响。结果表明,单段喷射喷雾贯穿距与喷雾锥角随喷射压力的增大而增大,G20喷雾贯穿距略小于柴油喷雾贯穿距,G20喷雾锥角略大于柴油喷雾锥角。将环境温度由300K升高到850K,喷雾贯穿距变小且喷雾很快达到稳定。冷态环境下(300K),两段喷射主喷喷雾贯穿距起始阶段与单段喷射喷雾贯穿距基本一致,但随着喷雾发展200μs左右后,两段喷射主喷喷雾贯穿距变得略小于单段喷射喷雾贯穿距。两段喷射主喷喷雾锥角略大于单段喷射喷雾锥角,预主喷间隔时间对喷雾锥角影响较小。     

基于平面激光Mie散射技术的乙醇喷雾特性研究

采用平面激光Mie散射技术,利用直喷式发动机的多孔喷油器,研究了喷射压力、环境压力对乙醇喷雾特性的影响,并与汽油喷雾进行对比.试验结果表明:乙醇喷雾的贯穿距随着喷射压力的升高和环境压力的降低而增大;喷雾锥角随着环境压力和喷射压力的升高而增大.乙醇喷雾的初速度和贯穿距小于汽油喷雾,其喷雾锥角与汽油无明显差别.     

高背压下GDI油束喷雾特性的试验

在定容弹中,利用高速摄影和相位多普勒粒子测试技术(PDPA)研究了喷射压力、背压和喷射脉宽对汽油直喷(GDI)发动机多孔喷油器喷雾特性的影响,包括喷雾贯穿距、粒度和速度特性.结果表明:随着喷雾的发展,油束有往喷油器中心方向运动的趋势;在不同喷射压力和背压下,喷雾贯穿距均出现两阶段发展趋势;喷射压力和背压对喷雾的粒度和速度特性有着明显影响.提高喷射压力会明显降低索特平均直径(SMD),并会增加油滴速度.增加背压会导致SMD变大,并使油滴速度降低.SMD会随PDPA测量体位置远离喷油器而增大,这是由于在远离喷油器位置处,油滴间聚合作用占主导因素.在喷射脉宽大于0.8,ms时,喷射脉宽的变化对喷雾头部的速度影响不大,但是喷油脉宽的增加会导致SMD变大.     

高环境压力下燃油连续多段喷射喷雾特性研究

在定容弹中,基于相同的喷油压力、喷油量和环境温度,利用纹影法研究了不同的环境背压和喷油规律下的汽油直喷多孔喷油器的喷雾特性。试验结果表明:边界条件相同时,改变环境背压会影响喷油贯穿距,随环境背压上升,喷油贯穿距先减小后趋于平缓,环境背压由1MPa上升至2MPa时喷油贯穿距减小约12mm,而由2MPa上升至3MPa时基本无变化;喷油规律对喷油贯穿距和雾滴群形态均会产生影响,且在环境背压的影响协同作用下,喷油贯穿距最多可以减小约22mm;多段喷射对雾滴群燃油浓度分布调节作用显著,单段喷射的雾滴群前端密度较高,两段喷射较为均匀,三段喷射后端密度较高,连续多段喷射技术有利于形成高质量的混合气。     

煤油掺混乙醇燃料的喷雾特性试验研究

燃料的喷雾特性对其燃烧及排放性能有重要影响.因此在定容弹中利用多孔喷油器试验研究了纯煤油及煤油掺混30%和50%乙醇混合燃料在环境温度为289.15 K,环境压力为0.1 MPa下,喷射压力分别为6 MPa、8 MPa和10 MPa时的喷雾特性.结果表明:随乙醇比例增加,混合燃料的贯穿距变化不明显,喷雾锥角和喷雾面积均先增加后下降;随喷油压力升高,乙醇/煤油混合燃料的贯穿距和喷雾面积均增加,但喷雾锥角几乎不变.此外,喷射压力的增加对纯煤油喷雾特性的影响逐渐减小,却对乙醇/煤油混合燃料喷雾特性的影响逐渐增大.     

柴油双喷射撞击喷雾和燃烧可视化研究

利用高速相机基于纹影法获取上置喷油器和侧置喷油器在单独喷射和垂直喷射状态下的喷雾和燃烧火焰发展图像。柴油喷射压力设置为80、120、140 MPa，环境背压设置为4 MPa，环境温度在喷雾和燃烧研究中分别设置为500 K和800 K。结果表明：随着喷射压力的增加，不管是单独喷射还是垂直喷射，喷雾贯穿距和面积均增大；垂直喷射状态下，两油束碰撞后损失部分能量，导致其喷雾面积小于两单独喷射状态下的喷雾面积之和。采用双色法研究不同工况下燃料燃烧特性，结果表明：在喷射后1.50~3.50 ms的燃烧稳定时期内，随着喷油压力的提高，各喷射状态下的火焰面积均增大，燃烧温度提高，碳烟生成量降低；垂直喷射状态下的火焰面积小于两单独喷射状态下的火焰面积之和，燃烧温度和碳烟生成量均高于两单独喷射状态。     

高压共轨多次喷射喷雾形态发展的试验研究

开发了高压共轨系统测试平台,采用高速闪光摄影方法,对所设计的电控喷油器在多次喷射条件下进行不同方案的喷雾特性试验研究,对试验结果进行特性分析,得到了喷孔结构和喷射背压等参数对喷雾贯穿距、喷雾形状和喷雾分布面积的影响规律,以便于建立多次喷射条件下的喷雾和燃烧放热模型,为提高电控共轨柴油机的性能奠定基础。     

过冷/闪沸/超临界燃料喷雾特性的试验研究

利用高速Mie散射成像技术和紫外吸收/可见光散射技术对过冷/闪沸/超临界喷雾的宏观特性（气相和液相的贯穿距离、投影面积）及浓度场进行了试验测量，探讨了超临界喷雾的雾化过程及伪沸线对雾化所起的作用。结果表明：超临界喷雾的雾化过程可由伪沸线划分为类液相喷射和类气相喷射；超临界喷雾液相贯穿距离和投影面积远小于过冷喷雾和闪沸喷雾；气相贯穿距离发展速度远快于过冷喷雾和闪沸喷雾，同一喷油压力下，气相投影面积随时间呈对数函数关系，并且与喷油温度几乎无关；喷射压力在5 MPa～20 MPa范围内，采用超临界喷射策略比提高喷油压力更有利于加快蒸发和提高雾化效果；超临界喷雾浓度分布更均匀。     

醇类-汽油混合燃料的喷雾特性

在试验台上,研究了使用汽油醇类混合燃料,其中醇类燃料体积分数分别为10％的乙醇-汽油、30％的乙醇-汽油、10％的正丁醇-汽油和30％的正丁醇-汽油时,直喷汽油机多孔喷油器的喷油率和喷雾特性.结果表明,随着喷油压力的提高,醇类-汽油混合燃料的瞬时喷油率增大,且瞬时喷油率波动性依赖于燃料.同时,喷油压力的提高使得喷雾贯穿距离加大,单次喷油后同一时刻的喷雾差异性变大.在高背压,相同喷油压力下醇类-汽油混合燃料的贯穿距离与汽油接近.背压大小对不同燃料喷油初期的喷雾锥角影响较大.低背压时,汽油的喷雾锥角高于醇类-汽油混合燃料,而高背压时,除了30％乙醇-汽油燃料外,醇类-汽油混合燃料的喷雾锥角更大.     

GDI发动机喷雾特性的数值模拟和试验

汽油直喷发动机高压燃油喷射系统与燃油经济性和废气排放等密切相关,通过试验和数值模拟对高压喷油系统和旋流喷油器的喷雾特性进行了研究.在不同喷射压力、背压压力条件下,利用高速摄像机对喷入定体积容器的喷雾进行了喷雾贯穿距离和喷雾锥角参数的测量.结果表明:在低背压压力下,喷雾呈现出空锥、较大范围的分布形态,有利于实现燃油与空气的均质混合;在高背压条件下,喷雾呈现出紧凑密集的分布形态,有利于实现燃油与空气的分层混合.获得的贯穿距离经验公式与试验测量值在一定范围内是一致的.基于AVL HYDSIM环境建立了一维高压喷油系统模型,模拟得到的针阀升程与试验获得的图像在时间上具有一致性.     

环境气体温度和密度对柴油机高压喷雾的扩展和碰壁过程的影响

本文在定容弹中用高速摄影研究了环境气体温度和密度对喷射压力为75～134MPa的柴油机喷雾贯穿距离、喷雾角及碰壁过程的影响.结果表明,环境温度对高压喷雾的影响远比对常规压力喷雾显著.环境温度升高后,高压喷雾的贯穿距离有所减小,而喷雾角则明显增大,在高温高密度下,喷雾角可增至30°以上.高压喷雾与常温壁面碰撞时,几乎看不到反跳现象,但在壁温较高时,壁面附近将有较浓密的液雾,且在液雾和壁面间有一蒸气层.环境密度对高压喷雾的影响在定性上与对常规压力喷雾相同.当喷射压力由75MPa提高到134MPa时,贯穿距离反而有所减小.本文根据这一实验结果提出了一个考虑了喷射压力和温度影响的计算贯穿距离的经验公式.     

乙醇汽油沉积物生成与喷雾特性试验研究

为研究乙醇汽油在缸内直喷汽油机中的积碳生成问题及喷雾特性,选取5孔直喷喷嘴为研究对象,通过试验模拟缸内积碳生成环境,制备得到积碳喷油器。基于高速摄像技术和定容弹,对未积碳喷油器和积碳喷油器进行喷雾试验,得到5孔直喷喷嘴的喷雾图像,利用MATLAB程序对喷雾图像进行可视化处理。针对喷雾中可能出现的闪急沸腾现象,研究燃料温度与背景压力对乙醇汽油喷雾闪沸的影响,结果表明:乙醇汽油的使用会加重直喷喷嘴的积碳问题,导致喷嘴的喷油量减小,雾化质量恶化。     

缸内直喷汽油机燃油喷雾特性影响因素试验研究

在喷雾试验装置基础上,利用高速摄影技术研究了喷射压力、背压、喷油脉宽对缸内直喷汽油机多孔喷油器喷雾特性的影响。     

复合激光诱导荧光定量标定技术及其对喷雾特性研究的应用Ⅱ:喷射参数和环境参数对喷雾特性的定量分析

在改变喷射控制参数和环境参数的喷雾特性研究中,应用定量标定的试验结果深入开展了喷油压力、喷孔孔径、环境密度和环境温度对喷雾各个特性参数影响的研究。研究中发现,提高喷射压力能提高喷雾动能,加速液相喷雾的破碎、促进液相蒸发形成气相喷雾,提高贯穿速率,有利于喷雾的扩散和蒸发。小孔径的喷油嘴,虽然能够减少贯穿距离,但也同时减弱了喷雾和空气的混合空间范围;由于小孔径促进了喷雾的破碎和蒸发,气相喷雾分布均匀程度明显提高。环境密度高的条件下明显减小了喷雾的贯穿距离,这样虽然导致喷雾的扩散速率降低,但由于单位体积内气体量的大幅增加,加快了环境气体和喷雾之间的互相作用,更容易形成气相。环境温度对喷雾的蒸发速率起关键作用,液相喷雾贯穿距离随温度升高而减小,同时,气相最大当量比出现时间提前,这些说明环境温度升高,加速了环境气体和喷雾间的热交换,提高了喷雾的蒸发速率,最终促进气相快速形成。     

基于数字图像处理的LPG喷雾特性试验研究

使用高速纹影摄影和数字图像处理方法研究了具有相同喷孔直径的两个分别带有和不带双孔分流套的单喷孔喷嘴在MPI喷射条件下液态LPG燃料的自由喷雾过程,测量了喷雾贯穿距离、投影喷雾面积、喷雾体积和喷雾锥角等喷雾特性。通过与手工测量结果对比证明了数字图像处理方法测量结果的有效性。试验结果表明:喷射压力越高,喷雾贯穿距离、投影喷雾面积和喷雾体积越大,而喷雾锥角越小;带有双孔分流套的喷嘴雾化效果好,更有利于形成均匀混合气;在喷雾中期和后期,不带双孔分流套的喷嘴的喷雾贯穿距离长,但在喷雾初期的一段时间内,却比带有双孔分流套的喷嘴的喷雾贯穿距离短。     

柴油蒸发喷雾瞬态液相贯穿距模型及试验验证

考虑喷射初期喷嘴压力室内部压力建立过程,推导了适用于喷射初期的液相贯穿距模型。随后在定容燃烧弹内营造柴油机上止点附近高温高压氛围条件,采用背景光散射法试验研究了喷射压力、环境温度及环境密度对蒸发喷雾液相贯穿距发展历程的影响,并将试验结果与模型进行对比。模型与试验结果表明:在喷射初期,液相贯穿距并非按照Hiroyasu模型预测的随时间t线性变化,而表现出一个加速过程,与t1.5成正比;随后由于喷雾破碎和喷嘴压力室内部建压完成,液相贯穿距与t0.75和t0.5成正比。