论文部分内容阅读
燃油雾化与蒸发影响着GDI汽油机的性能,喷油器喷雾特性的研究是GDI发动机燃油喷射系统设计的基础。高压电控多孔式喷油器可以通过调整喷孔数目、喷孔直径、喷孔夹角以及安装位置获得喷雾形状与燃烧过程的良好匹配,已经逐步取代了轴针喷油器和旋流式喷油器,广泛应用于喷雾导向型燃烧系统。喷嘴内的空化现象会对喷孔出口处的流量、速度和湍动能产生影响,最终影响雾化液滴的初次破碎。 本文采用两相流非线性空化模型对直喷汽油机多孔喷油器喷嘴内部流动进行数值模拟,其中动网格划分使用的针阀升程曲线采用美国MTI公司LTC025-2激光位移测试仪来测量。通过德国GI3000试验台和EMI21单次喷射仪,测量了喷油脉宽为1.5ms时的单次喷油量对两相流模型进行验证。分析了喷嘴内空穴的发展规律,讨论了空化对喷孔流量系数的影响。结果表明:在针阀开启和关闭阶段,球阀与阀座密封面的间隙处出现环形空穴,喷孔的不均匀分布导致各喷孔流量产生差异。k系数和喷孔入口圆角半径对喷孔流量系数影响较大。随着喷油器针阀升程的增大,喷孔流量系数先增加较快,后趋于平缓。 利用喷孔出口计算结果,结合Huh-Gosman喷雾模型在定容室内对喷油器喷雾特性进行数值模拟。在GI3000喷雾试验台架上进行了喷雾特性试验,并对喷雾计算模型进行验证。分析了喷油压力、喷射背压和环境温度对喷雾特性的影响。研究结果发现:在喷雾形态上模拟结果与试验结果接近,贯穿距离模拟值略大于试验值;喷雾油束的两侧均出现了明显的空气卷吸现象,在油束的末端各个孔的喷雾中心点都向内侧偏移;提高喷油压力,可以增加贯穿距离,增强燃油与空气的相互作用,减小SMD;在较高的喷射背压下,喷雾贯穿距离明显减小,油束末端的燃油聚集严重;提高环境温度,燃油的蒸发量迅速增加。