多孔喷油器使用醇类—汽油混合燃料时的喷油特性研究

摘要

将生物乙醇和生物丁醇应用于直喷汽油机，不仅能降低汽油机对石油燃料的依赖，还可以降低它的污染排放物。燃油喷雾特性直接影响直喷汽油机的燃烧及排放性能。因此，研究乙醇-汽油和丁醇-汽油混合燃料的喷雾特性对于优化直喷汽油机的性能有十分重要的意义。为此，在喷油规律测试平台和定容弹上，利用直喷汽油机多孔喷油器，研究了汽油、乙醇体积分数分别为10％的乙醇-汽油、30％的乙醇-汽油，以及正丁醇体积分数为10％的正丁醇-汽油和30％的正丁醇。汽油燃料的喷油率和喷雾特性，得出如下结论：
　　 在大喷油脉宽或高喷油压力下，醇类-汽油混合燃料的单次喷油量大于汽油；高的喷油压力使得喷雾贯穿距离增大，而且单次喷油后同一时刻的喷雾差异性变大。
　　 在高的喷油背压下，相同喷油压力时的醇类-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雾发展初期的喷雾锥角影响较大。其中，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。
　　 在不同的喷油背压下，环境温度提高使得不同燃料喷雾的液滴蒸发量增多，但环境温度对不同燃料的喷雾贯穿距离和喷雾锥角影响较小。
　　 在低背压、高燃料温度下，醇类一汽油混合燃料发生明显的喷雾崩溃现象。此时，油束向喷油器轴线收缩，而汽油的喷雾变化较小，其中乙醇-汽油混合燃料发生喷雾崩溃现象的温度最低，汽油为最高。随着燃料温度的提高，不同燃料的喷雾贯穿距离均存在先减小后增大，而喷雾锥角逐渐减小，其中乙醇-汽油混合燃料喷雾锥角的减幅最大，汽油的减幅最小。在高背压时，燃料温度对不同燃料喷雾特性的影响减小。
　　 燃料温度对不同燃料的喷雾特性影响比环境温度的影响更加明显，其中醇类-汽油混合燃料受燃料温度的影响比汽油大得多。