直喷汽油机中乙醇汽油宏观喷雾特性的试验研究--《2011中国汽车工程学会年会论文集》2011年
直喷汽油机中乙醇汽油宏观喷雾特性的试验研究
【摘要】：采用高速摄像技术在定容弹内对直喷汽油机多孔喷油器的喷雾特性进行了试验研究,以揭示喷油压力、环境压力对乙醇-汽油不同掺混比燃料的喷雾锥角、前锋面速度和喷霉投影面积的影响。结果表明,随着喷油压力的增大,喷雾锥角、前锋面速度和喷雾投影面积均增大;随着环境压力的增大,喷雾锥角增大,前锋面速度和喷雾投影面积减小。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：U464.136;U467.2【正文快照】：
直喷汽油机中乙醇汽油宏观喷雾特性的试验研究@刘俊杰$同济大学汽车学院
@吴志军$同济大学汽车学院
@范钱旺$同济大学汽车学院
@石堃$同济大学汽车学院采用高速摄像技术在定容弹内对直喷汽油机多孔喷油器的喷雾特性进行了试验研究,以揭示喷油压力、环境压力对乙醇-汽油
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GDI喷油器超高压乙醇喷雾特性的研究
王琨1 ，裴毅强1 ，张丹1，许贝，刘懿，李翔1，王同金
(1.天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072
摘要：为研究喷射压力对缸内直喷（GDI）喷油器乙醇燃料喷雾宏观特性的影响，在常温常压环境下，喷射工况从5MPa常规喷射压力逐步提高至60MPa超高压喷射,采用高速摄影技术和纹影法获取乙醇喷雾发展图像。结果表明：当喷射压力越高，喷雾贯穿距越长，但15MPa以上增幅减小。液核区贯穿距随压力变化整体趋势相同，但不同压力之间差异相对小。高喷射压力时，喷雾锥角随时间先增大后下降，但不同压力后期喷雾锥角差异较小。喷雾发展过程中会出现对喷雾破碎有重要影响的分支状结构，且喷射压力越高，分支状结构出现的越早，宽度越厚。 关键词：乙醇；喷雾；超高压；分支状结构
相较于传统的进气道喷射发动机， GDI发动机具有更加良好的燃油经济性、排放性和瞬态响应特性等特点，继而得到越来越多的关注。由于GDI发动机是将燃油直接喷入缸内，所以混合气的形成过程对于影响汽油机热效率、降低颗粒物排放具有重要意义。而为了获得更大的燃油破碎程度，提高GDI发动机的喷射压力是重要方法之一。2011年Daniel Sabathil在四缸GDI汽油机上研究了在热机工况下，喷油压力从12MPa到20MPa，微粒数量迅速下降。在同样转速负荷的冷机工况下，随喷油压力增加，微粒下降趋势非常明显。Sanghoon Lee等人用一套激光可视化系统，拍摄了一个多孔GDI喷油器在30MPa喷射压力下油束的破碎发展，并通过三维激光多普勒技术（PDA）测量液滴索特平均直径（SMD），得出提高压力有助于加
剧燃油破碎雾化过程。
与此同时，由于环境与能源问题愈发严峻，寻求清洁替代燃料成为一种实用可靠的解决方案。乙醇凭借汽化潜热高、辛烷值高、更快的火焰传播速度等优
点成为汽油的理想替代燃料。
悉尼大学的Yuan Zhuang等人研究了使用缸内直喷乙醇和进气道喷射汽油结合的方法来改善发动
机热效率。之后诸多学者研究了乙醇喷雾的特点，
作者简介：王琨，（1992-），男，硕士研究生；研究方向：GDI汽油机喷雾特性。 基金项目：国家自然科学基金资助项目() E-mail:
wangkunjs@
进而探究乙醇燃料对于发动机性能影响的原因。上海交通大学的李天云等人对乙醇和汽油喷雾及蒸发特性随环境温度、压力和喷射压力等因素的变化规律进
行了研究；新南威尔士大学的Yongming Bao等人在一台可视化的GDI发动机上比较了乙醇、汽油、异辛烷在喷油压力为4、7、11和15MPa下的贯穿距，并发现在高喷射压力时，由于破碎机理的改变，乙醇的
贯穿距变化更大。
可见国内外学者的诸多研究已经证明了乙醇燃料在GDI发动机上的应用前景，并对GDI喷油器的乙醇喷雾特性也有了一定的相关研究，但试验工况多集中在常规喷射压力(30MPa以上)，对于超过30MPa以上的超高压喷射工况鲜有研究，高于50MPa喷射工况更是未见有学者进行试验，所以工况研究范围存在很大局限性。如今，在提高喷射压力来优化GDI发动机排放性能的趋势下，对于高压乙醇喷雾发展过程的进行研究，进而加深对缸内混合气形成过程的理解具有重要意义。
本文研究提高喷射压力（最高至60MPa），乙醇喷雾贯穿距、喷雾锥角等参数的变化规律，以及高压对宏观发展形态和喷雾破碎过程的影响。
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寻找更多 ""上传用户：ilyrkvvbgr资料价格：5财富值&&『』文档下载 ：『』&&『』所属分类：机构：天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室基金：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(),国家自然科学基金资助项目()分类号：TK411.2文献出处：关 键 词 ：&&&&&权力声明：若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请点击。摘要：在试验台上,研究了使用汽油醇类混合燃料,其中醇类燃料体积分数分别为10%的乙醇-汽油、30%的乙醇-汽油、10%的正丁醇-汽油和30%的正丁醇-汽油时,直喷汽油机多孔喷油器的喷油率和喷雾特性.结果表明,随着喷油压力的提高,醇类-汽油混合燃料的瞬时喷油率增大,且瞬时喷油率波动性依赖于燃料.同时,喷油压力的提高使得喷雾贯穿距离加大,单次喷油后同一时刻的喷雾差异性变大.在高背压,相同喷油压力下醇类-汽油混合燃料的贯穿距离与汽油接近.背压大小对不同燃料喷油初期的喷雾锥角影响较大.低背压时,汽油的喷雾锥角高于醇类-汽油混合燃料,而高背压时,除了30%乙醇-汽油燃料外,醇类-汽油混合燃料的喷雾锥角更大.Abstract：On the test bench, studied the use of gasoline mixed fuel alcohol, the volume fraction of alcohol were 10% ethanol gasoline and 30% ethanol gasoline, 10% butanol gasoline and 30% butanol gasoline, fuel injection rate and the spray characteristics of a direct injection gasoline engine porous injector. The results showed that with the increase of injection pressure, instantaneous injection of alcohol gasoline blends increases, and the instantaneous volatility depends on the fuel injection rate. At the same time, the higher injection pressure makes the spray penetration increase, larger differences in the same time of spray single injection. At high pressure through the close distance with the same fuel injection gasoline under the pressure of alcohol gasoline blends. The size of the initial pressure spray cone angle has great influence on the different fuel injection. Low back pressure, the spray cone angle is higher than that of gasoline alcohol gasoline blends, and high back pressure, in addition to 30% ethanol Gasoline fuel, the spray cone angle of alcohol gasoline blended fuel is bigger.正文快照：相比于传统的进气道喷射式汽油发动机,汽油缸内直喷(gasoline direct injection,GDI)技术在提高汽油机燃料经济性和瞬时响应、实现精确的空燃比控制和降低污染排放物等方面,具有较大的优势[1].通常采用分层燃烧技术来提高GDI发动机在冷起动和小负荷时的着火稳定性.为了解决第分享到：相关文献|文档分类：
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上海交通大学硕士学位论文数字粒子图像测速技术(DPIV)在燃油喷雾特性研究中的应用姓名:朱志勇申请学位级别:硕士专业:动力机械及工程指导教师:阎存仙;吴志军I数字粒子图像测速技术(DPIV)在燃油喷雾特性研究中的应用摘要数字粒子图像测速技术简称 DPIV 是近年来发展起来的流场在线实时测量新技术本文将 DPIV 技术应用到燃油雾化研究中建立了一套用于燃油瞬态喷雾流场研究的 DPIV 测速系统实现喷雾过程的可视化并测取喷雾场的速度分布在此基础上采用 DPIV 技术对柴油喷雾和含氧代用燃料 DMC 和DMM 的喷雾过程进行了研究本文开发的 DPIV 实验装置系统由燃油喷射系统成像系统和图像分析系统三个子系统组成燃油喷射系统主要由油泵试验台主副喷油器透明容器和喷射电子控制装置组成主喷嘴喷雾为本文研究对象喷射系统成功地实现了主喷嘴的单次或多次喷射成像系统包括激光照明系统记录装置信号系统以及相关的辅助装置激光照明系统产生的片光照射燃油喷雾通过信号系统调节各装置的同步性 D 相机记录下燃油不同喷雾阶段的图像图像处理系统主要包括 Dantec Flowmap PIV2100 处理器和配有 FlowManager 软件的 PC 机采用互相关方法求得雾化场的速度分布及相关的速度等值线分布涡度分布大气环境下柴油和含氧燃料 DMM DMC 的喷雾实验结果表明应用 DPIV技术测量喷雾时可以不向柴油 DMM 和 DMC 中添加示踪粒子燃油喷雾速度随着喷雾时间的推延逐步降低在喷射后期喷雾速度降低尤为迅速油束呈不对称的结构柴油喷雾油束中心区域油滴直径较大雾化条件较差边缘区域油滴直径较小雾化条件较好在喷雾后期油滴会形成丝状结构柴油瞬态喷雾具有典型的“树枝”状拟序结构这种拟序结构控制着柴油喷雾的雾化过程喷雾与周边空气发生了明显的“卷吸”作用空气进入燃油形成中空现象在喷雾内部形成了复杂的涡旋运动涡度沿喷雾轴线方向增大 DMM 喷雾形II状不同于柴油喷雾的圆锥形呈现出抛物面结构 DMM 喷雾与周边空气的卷吸作用比柴油更强形成了更为广泛的涡旋运动 DMM 和 DMC 喷雾也有类似于柴油喷雾的树枝状拟序结构与柴油喷雾相比较 DMM DMC 的初始喷雾锥角大而贯穿距离小油束最大宽度大油滴雾化更好分布更均匀油气混合更好实验结果显示出 DPIV 技术具有以下优点对流场无干扰全场同时测量得到流场中所有位置的结构细节空间分辨率高达毫米量级瞬时测量可冻结流场某瞬间的状态如连续拍摄可得流场的发展变化过程与计算机图像处理技术结合自动判读和处理速度快信息量大具有既可定性显示流态又可定量测定流速等参数的功能有力地帮助对流动结构的认识 DPIV 技术在燃油瞬态喷雾研究方面具有巨大的应用潜力关键词粒子图像测速技术瞬态喷雾喷雾速度场 DMM DMCIIIApplication of Digital Particle Image Velocimetry (DPIV) forFuel Spray MeasurementABSTRACTDigital Particle Image Velocimetry (DPIV) is a recently developed new techniqueof flow velocity real-time measurement. This paper introduced DPIV to the researchof characteristics of fuel spray and developed a device for the measurement of transitfuel spray by DPIV technique. DPIV technology can get the visualization results ofatomization process and the distribution of velocity vectors of fuel spray. Using thisdevice, this paper investigated the sprays of diesel fuel and oxygenated alternativefuel DMM and DMC.The DPIV device is made up of fuel injection system, imaging system and imageanalyzing system. The fuel injection system contains pump test-bed, a main nozzleand an assistant nozzle, low-pressure vessel and an electronic control unit, which essfully realized single injection or multi-injection of the main nozzle. Imagingsystem includes laser illumination system, record system, signal system and relativeassistant equipments. The laser illumination system generates light sheet to explodethe fuel spray, and the signal system controls the time sequence of every equipment,then D camera records the images of different atomizing stage. DantecFlowmap PIV2100 processor and a PC with FlowManager software buildup theimage analyzing system, which can gain the distribution of velocity vectors, velocityisoline and vortex.Tracer particles are not needed in the experiments of diesel, DMM and DMCusing DPIV technique. The velocity of fuel spray decreases with the delay of theinjection time, and reduces rapidly at the evening of the injection. The structure ofspray is asymmetry. In the early stage of diesel spray, the droplets in the center haslarge size 1
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