基于穩(wěn)態(tài)氣道試驗(yàn)臺(tái)的GDI汽油機(jī)噴霧撞壁研究.pdf

1、基于基于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)氣道試驗(yàn)臺(tái)的氣道試驗(yàn)臺(tái)的GDI汽油機(jī)噴霧汽油機(jī)噴霧撞壁研究研究StudyonInCylinderWallImpingementfromaGDIEngineonSteadyFlowTestBench學(xué)科專業(yè)：動(dòng)力機(jī)械及工程研究生：彭煒指導(dǎo)教師：林漫群高級(jí)工程師天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一三年五月摘要缸內(nèi)直噴汽油機(jī)因?yàn)樵趧?dòng)力性及燃油經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)和潛力，是汽油機(jī)的重要發(fā)展方向。然而由于燃油直接在缸內(nèi)噴射，在氣缸壁和活塞頂處易

2、發(fā)生燃油撞壁現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致顆粒物和HC排放的增加。歐Ⅵ排放法規(guī)將對(duì)汽油機(jī)的顆粒物排放提出嚴(yán)格的限制要求，所以研究氣流和噴霧的相互作用、探究噴霧撞壁規(guī)律具有理論意義及工程價(jià)值。本課題在氣道試驗(yàn)臺(tái)上搭建了噴霧過程可視化觀測(cè)系統(tǒng)，包括噴油器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、高壓供油系統(tǒng)和可視化拍攝系統(tǒng)，研究直噴汽油機(jī)多孔噴油器在不同進(jìn)氣氣流下的噴霧過程和噴霧撞壁情況，并使用MATLAB編程語言開發(fā)了專用程序處理圖像。基于上述氣道試驗(yàn)臺(tái)可視化系統(tǒng)，開展了噴油壓力、噴油

3、脈寬、氣門升程、氣道壓差等關(guān)鍵直噴汽油機(jī)燃燒控制參數(shù)對(duì)噴霧形態(tài)發(fā)展和噴霧撞壁情況影響的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：1）隨著噴油壓力增加，噴霧形態(tài)受氣流的影響減小，噴霧貫穿距增加，更容易發(fā)生撞壁；2）相同環(huán)境條件下噴油脈寬對(duì)噴霧的形態(tài)發(fā)展及是否發(fā)生撞壁情況沒有顯著影響；3）進(jìn)氣氣流對(duì)噴霧形態(tài)有偏移、擠壓和擴(kuò)散的作用。氣門升程固定時(shí)，這種作用隨著進(jìn)氣道壓差的增大而增大；進(jìn)氣道壓差固定時(shí)，這種作用隨著氣門升程增大呈現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì)；4）進(jìn)氣氣流影響

4、噴霧撞壁的區(qū)域分布，相同氣門升程時(shí)，隨著進(jìn)氣道壓差增大，氣缸壁上的撞壁區(qū)域下移，撞壁現(xiàn)象逐漸削弱，在進(jìn)氣道壓差足夠大時(shí)撞壁現(xiàn)象消失；相同氣道壓差時(shí)，中等氣門升程時(shí)撞壁區(qū)域略有偏下；5）結(jié)合噴霧形態(tài)變化及活塞位移情況可以預(yù)測(cè)活塞頂?shù)膰婌F撞壁情況，推遲噴油時(shí)刻SOI可以避免活塞頂?shù)膰婌F撞壁。相同條件時(shí)，噴油壓力越低、轉(zhuǎn)速越高，噴油時(shí)刻的臨界值越小。對(duì)進(jìn)氣氣流下的噴霧過程的數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果表明：沿著氣缸壁運(yùn)動(dòng)的具有形成滾流趨勢(shì)的進(jìn)氣氣流將可能