超高喷射压力下GDI喷油器乙醇喷雾特性研究

发布时间：2020-11-18 00:35

　　 随着空气污染问题加剧,法规对污染物限制越来越严格,降低缸内直喷(GDI)发动机微粒排放迫在眉睫。超高压喷射以及使用乙醇燃料都是减少微粒排放的重要技术路线。为探究超高压喷射乙醇对GDI发动机降低微粒排放的潜力,需要对喷雾发展、破碎、雾化等过程进行深入研究。本文采用纹影测试系统、相位多普勒激光测试(PDA)系统以及AVL FIRE仿真模拟的研究方法对100 bar至600 bar喷射压力下GDI喷油器乙醇喷雾宏观特性、微观特性进行系统分析。主要研究内容及结论如下:提高喷射压力,SW区域和SC区域贯穿距随之增长,R_(penetraion)值增大。超高压喷雾由于流场内剧烈扰动,油束顶端圆钝化,继续提高喷射压力贯穿距增长幅度明显缩小,所以超高压喷射不会大幅度增加燃油撞壁的可能性,但发生撞壁时会由于顶端浓度较高造成更严重的湿壁现象。超高压喷射可以有效降低R_(area)值,改善乙醇喷雾分布。喷射压力提高,液滴粒速增大,喷雾扩散能力增强。超高压喷射下,由于喷雾头部区域液滴变形严重,PDA测量会出现断档现象。超高压喷射可以有效增大片状破碎区域、波峰剥离区域和极不稳定区域内的粒子数量,促进大粒径液滴破碎,提高小粒径液滴数量所占比例。超高压喷射对于粒径在8μm以下的小液滴破碎能力有限,300 bar及以上压力所对应最大分布频率的粒径区间都为4-6μm。喷雾测量位置纵向距离增加时,D32随之增大。测量位置横向距离增大时,液滴粒径增大,LDA1方向速度分量下降,LDA4方向速度分量增加。通过AVL FIRE软件建立喷雾仿真模型,并依据试验结果验证了模型准确性。仿真模拟结果中喷雾头部区域所测得液滴的LDA1速度,相对于微观试验结果变化幅度较小,证明了PDA系统无法识别喷雾头部内非球形液滴会对测量结果造成一定的误差。随着喷雾发展,喷雾前端会出现低粒径雾团,喷射压力越高雾团区域面积比例越大,雾团的形成发展有效增大了喷雾液滴与空气接触面积。综上所述,超高压GDI喷油器喷射可以有效加快乙醇喷雾破碎,抑制大粒径液滴生成,提高燃料雾化蒸发比例,改善混合气质量。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK403
【部分图文】：

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本文编号：2888112