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.     

高背压下GDI发动机多孔喷嘴油束间的相互作用

在一定容弹中,利用高速摄影和相位多普勒粒子分析仪(PDPA)研究了某5孔直喷汽油机喷嘴在不同喷射压力与背压下的喷雾形态和液滴特性.结果表明:在高背压条件下,喷雾形态在近喷嘴区域受到挤压,而在喷雾远端发生卷吸.油束间的相互作用使得油束包裹区域内产生了低压区,导致喷雾受到挤压.随着喷射压力与背压的升高,喷雾挤压更为明显.将挤压与卷吸之间的过渡位置定义为转折位置,随着背压的增加与喷射压力的降低,转折位置向喷嘴方向靠近.利用PDPA测量喷雾粒径以及速度分布,结果进一步验证了喷雾的偏转现象.由于喷雾挤压,喷雾内侧液滴聚合概率增加使得内侧出现较大粒径的液滴.     

柴油机瞬态喷雾特性及喷油器后滴油现象试验研究及分析

采用高速摄影技术对某型国产喷油器分别在有背压条件和自由喷雾情况下进行了喷雾宏观特性测试,获得了不同喷油压力和背压条件下油束的宏观形态;在高速摄影技术基础上使用长焦显微镜头捕捉到该喷油器喷雾末期的后滴油现象并探究产生此现象的原因。研究结果表明:喷油压力或喷射背压的提高可以显著增加喷雾锥角,增大喷雾场在燃烧室中的分布范围,更有利于油气混合;燃油喷雾过程的喷雾锥角曲线呈明显的双波峰形状;电磁阀阀芯落座的响应时间过长造成喷油器断油不干脆是产生后滴油现象的原因之一。     

背压对多孔GDI喷油器闪急沸腾喷雾形貌的影响

通过定容燃烧弹,利用高速摄影技术,研究了背压对多孔汽油缸内直喷(GDI)喷油器闪急沸腾喷雾形貌的影响.燃油为正己烷,油温变化范围为20~100,℃,背压变化范围为5.0~101.3,k Pa.结果表明:过热度并不是决定闪急沸腾喷雾形貌的唯一主要因素.不同轴向距离处的喷雾宽度同时受到过热度和背压的影响.在轴向距离7,mm以内,通过增加油温与降低背压来提高过热度均会导致喷雾宽度的增加.在轴向距离7,mm之后,喷雾宽度对背压十分敏感:当背压大于30,k Pa时,喷雾宽度随着过热度增加而变窄;当背压小于30,k Pa时,喷雾宽度随过热度增加而增加.在较高背压下,由于较大的空气阻力下蒸气不易扩散,导致浓度会较高,会促进冷凝,并降低局部压力,进一步引起喷雾坍塌;背压较低时,空气阻力较小,易于喷雾扩散,导致蒸气浓度较低,冷凝引起的压降不足以产生影响,导致喷雾宽度增加.     

醇类燃料高压旋流喷雾特性的试验和数值模拟的研究

对醇类燃料（甲醇和乙醇）进行了高压旋流喷雾特性的试验和数值模拟的研究。试验研究表明，醇类燃料的旋流喷射在油束的外形结构上与汽油类似：在低背压条件下油束分布宽广，喷雾总体形状为中空锥形结构，且在主喷雾前端存在初始喷雾液团。在高背压条件下油束紧密宽度减小，整个油束喷雾呈现出实心圆锥的形状。在油束两侧边缘有两个相对旋转的涡流结构，低背压条件下涡旋出现在油束中后部两侧边缘，高背压条件下出现在油束中部两侧边缘。甲醇、乙醇与汽油旋流喷雾的贯穿度曲线基本上重叠在一起。甲醇喷雾锥角最大，乙醇和汽油则差别很小。数值模拟表明，甲醇和乙醇旋流喷雾的SMD比汽油略大。低背压时，甲醇和乙醇SMD曲线几乎重叠在一起。随背压增大，由于甲醇蒸发性大于乙醇，极小液滴汽化，导致甲醇的SMD比乙醇略大。数值模拟比较准确地模拟了高压旋流喷雾的涡旋现象。     

基于喷雾可视化装置的碰撞喷雾研究

设计了一套由定容室、供油系统、控制系统、图像采集及处理系统组成的定容弹喷雾可视化试验系统.利用系统对不同背压下,带有中央凸台的TR燃烧室的碰撞喷雾分布特性进行高速摄影研究.通过分析喷雾照片可知随着背压增加,油束的贯穿距减小,喷雾分布的扩散度提高,喷雾锥角增大,碰壁后喷雾空间分布更加均匀,观察结果与理论分析相一致.试验结果表明:系统具有成相清晰、可靠性高、结构简单、成本低廉、操作方便、使用灵活等特点.     

高压共轨柴油机喷雾特性仿真与试验研究

建立喷雾闪光测试台架,利用此台架研究高压共轨喷油器在不同喷射压力和背压下的喷雾宏观特性,并对喷油规律进行测试.利用CFD软件Fire对燃油喷雾过程进行了仿真计算,分析了轨压、喷孔直径,以及背压对喷雾贯穿距、索特平均直径及喷雾直径的影响,并对喷雾贯穿距进行了仿真和试验结果的对比分析,从而验证了模拟计算结果的准确性.     

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.     

汽油机直喷喷油器闪沸喷雾形态研究

利用定容喷雾特性试验研究平台,研究环境背压和燃油温度对闪沸喷雾二维及三维形态的影响,明确影响闪沸喷雾塌缩的关键因素。结果表明:环境背压及燃油温度是影响喷雾闪沸特性的关键因素,降低背压和提高油温可促进喷雾闪沸的发生;喷雾发生轻度闪沸后,整体形态不会发生明显塌缩,且贯穿距会略有缩短;当环境压力降低至40 kPa,燃油温度升高到65℃时,喷雾发生过度闪沸,整体形态严重塌缩,贯穿距会明显延长;喷雾过热状态下会在不同方向上发生闪沸塌缩,且单一油束之间的干涉作用是引起喷雾整体形态发生变化的关键因素;为避免过热闪沸喷雾的过度塌缩,在喷油器设计过程中需避免油束之间间隔过小。     

基于Matlab数字图像处理的多片喷雾特性研究

从提高直喷柴油机缸內油气分布均匀性及减少燃油附壁来降低排放的角度出发,开发了利用多孔油嘴喷出的油束近距离撞击导向平面的多片喷雾系统.应用高速摄影对自由喷雾和多片喷雾的喷雾过程进行了试验研究,使用Matlab软件对数字图片进行后处理,测取了投影喷雾贯穿距、喷雾锥角、喷雾面积等宏观喷雾特性参数.试验结果表明:与自由喷雾相比,在相同背压条件下,多片喷雾的投影贯穿距明显缩短,投影喷雾扩散角、投影喷雾面积增大;碰撞后油滴细化,雾化改善,油束液核区减小;多片喷雾具有扩散度高、液核区小、空间分布均匀等特点,有利于缸內均匀混合气的形成.