双向外开式喷油器对GDI汽油机多点燃油喷射和雾化的影响

双向外开式喷油器对GDI汽油机多点燃油喷射和雾化的影响

在汽油机中采用汽油缸内直喷（GDI）技术是降低燃油消耗的有效措施之一。缸内汽油直接喷射通过两种方式实现：在压缩早期阶段喷射和在压缩结束阶段喷射。燃油喷射时间对燃油喷雾的形成具有较大影响，早期阶段喷射将具有较长的混合时间，使混合气具有更高的均匀性；而在结束阶段喷射，混合时间较短，燃油集中在火花塞附近，因而具有良好的点火条件。研究采用一种双向外开式喷油器，结合双燃料喷射系统和不同的喷射策略，通过试验分析双向外开式喷油器的使用对燃油雾化的影响。

由于双向外开式喷油器仍然处于概念设计阶段，没有进行商业应用，因而对双向外开式喷油器的研究需要专门的测试装置，不能在传统的汽油发动机上进行。测试装置包括一个恒定容积的燃烧室，其压力可调，用于模拟气缸内燃油喷雾的形成及燃烧。测试时，采用高速摄像机对燃烧室中的雾化图像和燃烧图像进行采样，采样频率为10kHz，图像分辨率为 512×512。采用德国LaVision公司开发的DaVis软件对图像进行处理，燃油雾化的仿真则采用奥地利AVL公司开发的FIREV2010软件。整个试验均采用双向外开式喷油器，燃油喷射压力均设定为1.5MPa，空气温度维持在20℃，共包含6种不同的喷射策略：单次喷射，喷射时间为0.6ms；单次喷射，喷射时间为0.8ms；两次喷射，喷射时间均为0.3ms；两次喷射，喷射时间分别为0.3ms、0.4ms；两次喷射，喷射时间均为0.4ms；三次喷射，喷射时间均为0.3ms。每种喷射策略下的试验进行3次，记录每次试验的喷雾贯穿距和喷雾锥角。测试结果表明：①使用双向外开式喷油器有利于燃油雾化，且所形成喷雾的几何形状有利于燃烧；②燃油喷射量越多，喷雾贯穿距离越长、贯穿时间越短；③单次喷射策略下，喷射结束1ms后，不同喷射时间形成的喷雾开始出现不同，该策略下燃油喷雾的雾化效果越差；④两次喷射策略下，喷射结束2ms后，不同喷射时间形成的喷雾开始出现不同，喷射时间越长，燃油喷雾的雾化效果越好；⑤三次喷射策略下，喷雾贯穿距离最长，喷射结束1.2～1.7ms后，喷雾液滴的动能最大。

IreneuszPielechaetal.SAE 2014-01-1402.

编译：王祥