柴油機近場噴霧特性及其影響因素的研究.pdf

1、柴油機缸內(nèi)良好的燃油噴射霧化質(zhì)量對發(fā)動機燃燒過程、排放、動力性等有重要影響，所以弄清楚柴油機缸內(nèi)燃油噴射、霧化、蒸發(fā)過程有重要意義。近年來，眾多學(xué)者模擬真實發(fā)動機工作環(huán)境以及在大氣環(huán)境下對燃油噴射宏觀霧化特性進行了大量研究，但是，由于測試手段的限制，針對燃油噴射近場特性的研究難以開展，缺少突破性進展。本文采用兩套不同的試驗系統(tǒng)對柴油機燃油噴射近場特性進行了試驗研究，其一，采用超高速攝影系統(tǒng)獲取了不同噴孔直徑噴孔在不同燃油噴射壓力和環(huán)境背

2、壓條件下近場噴霧圖像，研究了噴射參數(shù)和噴孔大小對近場噴霧特性的影響，并結(jié)合近場噴霧錐角的相關(guān)變化規(guī)律分析了噴孔直徑、燃油噴射壓力及環(huán)境背壓對噴油器啟噴性能的影響；其二，采用高速納秒閃光成像系統(tǒng)獲取了帶毛刺噴孔近場噴霧圖像，研究噴孔內(nèi)毛刺特征對近場噴霧的影響。
　　采用超高速攝影系統(tǒng)對不同噴孔直徑噴孔在不同噴射壓力和環(huán)境背壓條件下近場噴霧開展了可視化試驗，研究表明，燃油噴射初始階段，近場噴霧貫穿距隨著定容裝置中氣體壓力的增加而縮短，

3、隨著噴孔直徑的增大而增加；與環(huán)境背壓和噴孔直徑對近場噴霧貫穿距離的影響相比，燃油噴射壓力對近場噴霧貫穿距離的影響最為顯著，增加燃油噴射壓力能夠顯著增加近場噴霧貫穿距離。燃油噴射整個過程中，近場噴霧錐角具有三個區(qū)別明顯的特征區(qū)域，本章定義為“始峰”、噴霧錐角穩(wěn)定波動過程、“尾峰”。穩(wěn)定階段，近場噴霧錐角隨著環(huán)境背壓的增加而增加，隨著噴孔直徑的增加而增加，隨著燃油噴射壓力的增加而增加。環(huán)境背壓對“始峰”峰值及持續(xù)時間皆無明顯影響，即對噴油器

4、啟噴性能無明顯影響；噴孔直徑減小時，“始峰”處近場錐角最大值與穩(wěn)定值差值有增大的趨勢，“始峰”持續(xù)時間有所縮短，表明噴油器啟噴性能有所提升；燃油噴射壓力對“始峰”峰值無明顯影響，但是“始峰”持續(xù)時間隨著燃油噴射壓力的升高而縮短，噴油器啟噴速度有所提升。
　　采用高速納秒閃光成像系統(tǒng)研究了噴孔表面結(jié)構(gòu)特征對噴霧近場特性的影響，研究表明，噴孔內(nèi)毛刺特征增強了啟噴階段燃油噴霧射流擾動程度，在毛刺特征作用下噴霧近場射流結(jié)構(gòu)改變，啟噴階段近

5、場噴霧擴散角存在分離點，且隨著噴油壓力的增加分離點提前；啟噴階段近場噴霧貫穿距隨噴射時間線性增加，且隨著噴油壓力的增加，噴油后同時刻近場噴霧貫穿距越長。噴霧穩(wěn)定階段，噴孔內(nèi)毛刺特征通過燃油粘性力能夠間接改變近場噴霧結(jié)構(gòu)，從燃油噴霧射流表面剝離部分燃油，且該部分燃油初次破碎良好；近場噴霧錐角隨成像方向呈周期性變化，為“W”型，周期為180°，毛刺特征作用下近場噴霧錐角約為無毛刺特征作用下近場噴霧錐角的2.2倍；噴油壓力對帶毛刺噴孔噴霧穩(wěn)定