雙向外開式噴油器對GDI汽油機多點燃油噴射和霧化的影響

在汽油機中采用汽油缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)是降低燃油消耗的有效措施之一。缸內(nèi)汽油直接噴射通過兩種方式實現(xiàn)：在壓縮早期階段噴射和在壓縮結(jié)束階段噴射。燃油噴射時間對燃油噴霧的形成具有較大影響，早期階段噴射將具有較長的混合時間，使混合氣具有更高的均勻性；而在結(jié)束階段噴射，混合時間較短，燃油集中在火花塞附近，因而具有良好的點火條件。研究采用一種雙向外開式噴油器，結(jié)合雙燃料噴射系統(tǒng)和不同的噴射策略，通過試驗分析雙向外開式噴油器的使用對燃油霧化的影響。

由于雙向外開式噴油器仍然處于概念設(shè)計階段，沒有進行商業(yè)應(yīng)用，因而對雙向外開式噴油器的研究需要專門的測試裝置，不能在傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機上進行。測試裝置包括一個恒定容積的燃燒室，其壓力可調(diào)，用于模擬氣缸內(nèi)燃油噴霧的形成及燃燒。測試時，采用高速攝像機對燃燒室中的霧化圖像和燃燒圖像進行采樣，采樣頻率為10kHz，圖像分辨率為 512×512。采用德國LaVision公司開發(fā)的DaVis軟件對圖像進行處理，燃油霧化的仿真則采用奧地利AVL公司開發(fā)的FIREV2010軟件。整個試驗均采用雙向外開式噴油器，燃油噴射壓力均設(shè)定為1.5MPa，空氣溫度維持在20℃，共包含6種不同的噴射策略：單次噴射，噴射時間為0.6ms；單次噴射，噴射時間為0.8ms；兩次噴射，噴射時間均為0.3ms；兩次噴射，噴射時間分別為0.3ms、0.4ms；兩次噴射，噴射時間均為0.4ms；三次噴射，噴射時間均為0.3ms。每種噴射策略下的試驗進行3次，記錄每次試驗的噴霧貫穿距和噴霧錐角。測試結(jié)果表明：①使用雙向外開式噴油器有利于燃油霧化，且所形成噴霧的幾何形狀有利于燃燒；②燃油噴射量越多，噴霧貫穿距離越長、貫穿時間越短；③單次噴射策略下，噴射結(jié)束1ms后，不同噴射時間形成的噴霧開始出現(xiàn)不同，該策略下燃油噴霧的霧化效果越差；④兩次噴射策略下，噴射結(jié)束2ms后，不同噴射時間形成的噴霧開始出現(xiàn)不同，噴射時間越長，燃油噴霧的霧化效果越好；⑤三次噴射策略下，噴霧貫穿距離最長，噴射結(jié)束1.2～1.7ms后，噴霧液滴的動能最大。

IreneuszPielechaetal.SAE 2014-01-1402.

編譯：王祥