基于高速激光成像技术的缸内气流和燃料喷雾相互影响研究



基于高速激光成像技术的缸内气流和燃料喷雾相互影响研究

通过缸内气流分层控制，可以实现火花塞点火缸内直喷发动机的燃料喷雾流动，从而改善燃料经济性。由于燃料是在压缩冲程的末端被喷射到气缸内，所以燃料混合物的准备阶段对于点火可靠性非常重要。在每个循环中进行多次喷射可以有效提高总体的燃烧稳定性。然而，不同循环的燃烧情况不同，缸内气流的影响强烈，前一次喷射和后续喷射之间形成的燃料喷雾流动方向紊乱和燃气混合物的形成是造成这种现象的一个原因。对缸内气体运动和多层燃料喷射形成的喷雾进行了研究，利用随时间记录的喷雾颗粒高速成像技术和在16Hz频率下的燃料液滴迷失散射技术同时测量缸内气流场合喷雾形成过程随时间的变化。研究使用一款装有4气门、双凸轮轴的单缸发动机。为了成像，在发动机缸体和气缸盖上设置了石英玻璃窗口以便于光导纤维接入到燃烧室中，获得缸内气流和喷雾图像后利用商业软件进行处理，而经过处理后的图像可以显示出缸内气体的分布形状、气体温度分布等信息。研究结果表明，对于采用多次喷射、分层燃烧技术的发动机，相比于先喷射的燃料，其后续的喷雾会受到较大影响，从而增加了每次循环之间的不确定性，缸内气流和燃料喷雾之间的相互影响会导致燃料喷雾形状的变化和温度分布变化。

刊名：Flow Turbulence Combust（英）

刊期：2013年第10期

作者：R. Stiehl et al

编译：吴玉杰