低压空气辅助直喷发动机缸内混合气形成的试验研究

摘要

环境和能源问题是内燃机行业发展趋势的重要导向，越来越严格的排放法规和日益高涨的石油价格要求汽车发动机降低排放、提升燃油消耗率。缸内直喷技术能够有效降低汽油机的燃油消耗率，同时CO2排放大幅降低，它已成为汽油机重要的发展方向。
　　 缸内直喷技术的关键点之一是燃烧系统、燃油喷射系统以及缸内流场的协同控制，通过试验或仿真的手段对它们进行优化，得到理想的混合气形成效果，从而提升燃烧及排放性能，缸内混合气形成是缸内直喷技术的核心问题。光学测试技术是研究缸内直喷混合气形成过程的重要手段，本文拟采用高速摄影技术对低压缸内直喷光学发动机缸内混合气形成进行试验研究。
　　 首先对低压空气辅助喷射的喷雾特性进行试验分析，然后基于某型基础样机研制了低压直喷全透明光学发动机，并利用高速摄影技术对缸内混合气形成过程进行拍摄研究。得出了以下试验研究结论：
　　 ①对于低压空气辅助直喷系统，环境背压升高，燃油喷雾的贯穿距离和喷雾锥角都将减小；燃油喷射压力升高能使贯穿距离增加，但喷雾锥角不随喷油压力变化：随着喷油脉宽的增加，燃油雾化粒径变大，雾化质量变差；喷气脉宽和喷油压力的增大能使得雾化粒径减小，雾化质量提高；随着燃油-空气喷射间隔的增大，雾化粒径呈逐渐减小的趋势，但当喷射间隔超过5ms时，雾化粒径趋于稳定。
　　 ②偏心碗型活塞燃烧室对喷雾的引导作用要优于平顶浅凹坑型活塞燃烧室；燃油喷射时刻对混合气形成影响很大，不同喷油时刻进气运动强度、活塞所处位置对混合气形成质量都有较强影响，本次试验中喷油定时60°CA ATDC为宜；当进气门开度较大时，发动机转速提高会加速燃油液滴的蒸发，同时燃烧室几何形状对缸内混合气形成及分布有较大影响；当进气门开度较小时，发动机转速提高会增强活塞顶面对油束的作用，即引导作用变强。