雙向外開式噴油器對(duì)GDI汽油機(jī)多點(diǎn)燃油噴射和霧化的影響

在汽油機(jī)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(guò)兩種方式實(shí)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(shí)間對(duì)燃油噴霧的形成具有較大影響，早期階段噴射將具有較長(zhǎng)的混合時(shí)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(shí)間較短，燃油集中在火花塞附近，因而具有良好的點(diǎn)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(guò)試驗(yàn)分析雙向外開式噴油器的使用對(duì)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(jì)階段，沒有進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用，因而對(duì)雙向外開式噴油器的研究需要專門的測(cè)試裝置，不能在傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行。測(cè)試裝置包括一個(gè)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(cè)試時(shí)，采用高速攝像機(jī)對(duì)燃燒室中的霧化圖像和燃燒圖像進(jìn)行采樣，采樣頻率為10kHz，圖像分辨率為 512×512。采用德國(guó)LaVision公司開發(fā)的DaVis軟件對(duì)圖像進(jìn)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(gè)試驗(yàn)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：?jiǎn)未螄娚?，噴射時(shí)間為0.6ms；單次噴射，噴射時(shí)間為0.8ms；兩次噴射，噴射時(shí)間均為0.3ms；兩次噴射，噴射時(shí)間分別為0.3ms、0.4ms；兩次噴射，噴射時(shí)間均為0.4ms；三次噴射，噴射時(shí)間均為0.3ms。每種噴射策略下的試驗(yàn)進(jìn)行3次，記錄每次試驗(yàn)的噴霧貫穿距和噴霧錐角。測(cè)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(zhǎng)、貫穿時(shí)間越短；③單次噴射策略下，噴射結(jié)束1ms后，不同噴射時(shí)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(shí)間形成的噴霧開始出現(xiàn)不同，噴射時(shí)間越長(zhǎng)，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(zhǎng)，噴射結(jié)束1.2～1.7ms后，噴霧液滴的動(dòng)能最大。

IreneuszPielechaetal.SAE 2014-01-1402.

編譯：王祥