柴油機(jī)近場(chǎng)噴霧特性及其影響因素的研究.pdf

1、柴油機(jī)缸內(nèi)良好的燃油噴射霧化質(zhì)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程、排放、動(dòng)力性等有重要影響，所以弄清楚柴油機(jī)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(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境以及在大氣環(huán)境下對(duì)燃油噴射宏觀霧化特性進(jìn)行了大量研究，但是，由于測(cè)試手段的限制，針對(duì)燃油噴射近場(chǎng)特性的研究難以開展，缺少突破性進(jìn)展。本文采用兩套不同的試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)柴油機(jī)燃油噴射近場(chǎng)特性進(jìn)行了試驗(yàn)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(chǎng)噴霧圖像，研究了噴射參數(shù)和噴孔大小對(duì)近場(chǎng)噴霧特性的影響，并結(jié)合近場(chǎng)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(duì)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(chǎng)噴霧圖像，研究噴孔內(nèi)毛刺特征對(duì)近場(chǎng)噴霧的影響。
　　采用超高速攝影系統(tǒng)對(duì)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(chǎng)噴霧開展了可視化試驗(yàn)，研究表明，燃油噴射初始階段，近場(chǎng)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(duì)近場(chǎng)噴霧貫穿距離的影響相比，燃油噴射壓力對(duì)近場(chǎng)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(chǎng)噴霧貫穿距離。燃油噴射整個(gè)過程中，近場(chǎng)噴霧錐角具有三個(gè)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(dòng)過程、“尾峰”。穩(wěn)定階段，近場(chǎng)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(duì)“始峰”峰值及持續(xù)時(shí)間皆無(wú)明顯影響，即對(duì)噴油器

4、啟噴性能無(wú)明顯影響；噴孔直徑減小時(shí)，“始峰”處近場(chǎng)錐角最大值與穩(wěn)定值差值有增大的趨勢(shì)，“始峰”持續(xù)時(shí)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(duì)“始峰”峰值無(wú)明顯影響，但是“始峰”持續(xù)時(shí)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(duì)噴霧近場(chǎng)特性的影響，研究表明，噴孔內(nèi)毛刺特征增強(qiáng)了啟噴階段燃油噴霧射流擾動(dòng)程度，在毛刺特征作用下噴霧近場(chǎng)射流結(jié)構(gòu)改變，啟噴階段近

5、場(chǎng)噴霧擴(kuò)散角存在分離點(diǎn)，且隨著噴油壓力的增加分離點(diǎn)提前；啟噴階段近場(chǎng)噴霧貫穿距隨噴射時(shí)間線性增加，且隨著噴油壓力的增加，噴油后同時(shí)刻近場(chǎng)噴霧貫穿距越長(zhǎng)。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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)噴霧錐角約為無(wú)毛刺特征作用下近場(chǎng)噴霧錐角的2.2倍；噴油壓力對(duì)帶毛刺噴孔噴霧穩(wěn)定