缸内直喷汽油机燃油喷雾特性影响因素试验研究.pdf

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1、第43卷第l期2014年2月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．43No．1Feb．2014·研究·开发·缸内直喷汽油机燃油喷雾特性影响因素试验研究邢志海莫润康袁佼(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广东广州511434)摘要：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。关键词：缸内直喷汽油机喷雾特性试验研究中图分类号：TK413．8+4文献标识码：A文章编号：1671—0630(

2、2014)01—0001—04ExperimentalResearchonEffectFactorsofSprayCharacteristicsforGasolineDirectInjectionEngineXi呜Zhmai，MoRuIlI【ang。Y岫nJiaoGuangzhouAutomobileGmupAutomotiveEngineeringInstitute(Guangzhou，Guangdong，51434，China)Abstract：Basedonspraytestingequipment，theinjec

3、tionpressure，gasbackpressureandinjectionpulsewidthafkctingthespraycharacteristicsformulti—holeinjectorofgasolinedirectinjectionenginewerestudiedwithhigh-speedphotography．Keywords：Gasolinedirectinjectionengine，Spraychamcteristics，Experimentalresearch引言与传统进气道喷射式汽油机相

4、比，缸内直喷式汽油机具备巨大的技术优势：采用将汽油直接喷人燃烧室的方式有效避免了进气道湿壁现象，能够更加准确地计量喷人的实际燃料量以获得精准的空燃比控制，从而提高了燃油经济性，降低了排放⋯；采用更高的燃油喷射压力，提高燃油雾化质量，并且可以实现低速断油，有效降低HC排放心o；汽油直接喷人燃烧室可降低缸内温度，允许发动机采用更高的压缩比旧1，从而提高发动机的动力输出。基于此，缸内直喷汽油机已经成为汽油机发展的主要方向之一。作为直喷汽油机最为关键的技术之一，喷油器的喷雾特性直接关系到燃烧室的设计以及汽油机的各类指标HJ。目前已

5、有一些关于燃油喷雾特性的研究∞’6]，但多数基于进气道喷射方式，或侧重于数值模作者简介：邢志海(1983一)，男，硕士，主要研究方向为发动机电控系统。拟及数学模型的研究一一0

6、。本文通过设计可视化喷雾试验系统，以某款缸内直喷发动机用6孔喷油器为对象，研究了喷射压力、背压、喷油脉宽对燃油喷雾锥角和贯穿距离的影响，为直喷式汽油机燃油系统与燃烧室匹配设计提供一定的参考依据。1燃油喷雾特性研究内容与定义燃油喷雾特性的研究内容包括液滴尺寸分布、液滴蒸发率、液滴碰撞与聚合、喷雾锥角、喷雾贯穿距离及气液两相耦合等。液滴尺寸分布及液滴蒸发

7、率等与缸内燃烧关系密切；喷雾锥角及贯穿距离决定了空气卷吸率的大小，对于油气混合及燃烧效率意义重大，并影响燃油系统与燃烧室的匹配设计。因而，研究燃油喷雾特性具有重要的理论及工程价值。为方便研究，本文针对缸内直喷多孔喷油器的燃油喷雾锥角及贯穿距离定义如图1所示。2小型内燃机与摩托车第43卷口一喷雾锥角；L一喷雾贯穿距离图1多孔喷油器喷雾特性参数定义2试验条件及试验装置2．1试验条件根据试验需要，分别研究了喷射压力、背压及喷油脉宽对喷雾特性的影响，试验条件如表l所示。表1试验条件试验条件参数喷油器直喷型6孔，孔径O．15lmm喷

8、射压力／MPa6、10、15背压／MPa0．1、O．22喷油脉宽／ms1．5、3、5试验温度／℃30环境湿度／(％)80燃油型号93#2．2试验装置试验设备主要包括燃油系统、定容室、高速摄像系统、缸内气压调节系统及数据采集系统等。试验系统简图如图2所示。101．油箱及油泵；2．油轨；3．喷油控制系统；4．计算机；5压力表；6．喷油器；7．压力阀；8．高速摄相机；9．光源；10．高压氮气瓶；l1．摄像触发模块图2燃油喷雾试验装置简图燃油系统提供燃油并监控油压；定容室气体背压由高压氮气瓶提供，并根据压力表控制气压；定容室上安装

9、两个直径120mm的可视石英玻璃窗用于拍摄喷雾图像；高速摄像频率为10000I彬s。试验时，根据需要调节喷射压力、背压，由计算机控制喷油脉宽并同步触发喷油器喷油及高速摄像机拍摄图像。一组试验完毕后需排出定容室中的燃油及氮气再进行下一组试验。试验获得喷雾图像通过图像处理软件得到相对准确的喷雾锥角和喷雾贯穿