单缸式自由活塞混合动力柴油机喷雾特性研究

摘要

为揭示单缸式自由活塞混合动力柴油机的燃油喷射与雾化特性,建立了耦合活塞动力学的SFPE燃油喷射雾化多维模型,数值模拟了高压燃油在SFPE中的喷雾发展与油气混合过程。通过与传统柴油机(TCE)的喷雾性能对比,研究了2种发动机燃油喷雾过程的差异及其形成机理。结果表明:SFPE的压缩慢于其膨胀,它在止点附近及膨胀过程的运动速度快于传统发动机,这导致SFPE更晚开始喷油,且喷射阶段的缸内气体压力和温度略高于TCE。因此,SFPE在喷射阶段的燃油挥发速率更快,由于喷射滞后,整个喷雾发展过程的燃油挥发总量略小于TCE。此外,SFPE更快的活塞运动还造成了缸内体积缩小更快,喷射过程中活塞顶部距离气缸盖更近,导致更多的喷雾与壁面接触。较早的燃油喷射为TCE提供了充足的燃油蒸发和雾化时间,使其在活塞运动到上止点前就已经形成了更均匀的混合气。