柴油机喷油器喷孔几何结构对喷油流动状态的影响



柴油机喷油器喷孔几何结构对喷油流动状态的影响

现代柴油机中燃烧效率与喷油行为密切相关，喷油特性（雾化、渗透和雾滴直径分配）也与喷油器工作条件和喷油器几何布局有很大关系。尤其是对于缸内喷射式汽油机（GDI）和柴油机，它们内部的微孔布局型式与高喷射压力相关。

在喷油器几何布局上，重点研究了喷油器喷孔形状对柴油发动机喷雾特性的影响。过去，柴油机制造公司已将传统的圆柱孔喷油器转变为k-孔喷油器，该k-孔喷油器的喷雾特性是：①由于减少了喷孔长度上的空穴密度，从而提高了喷雾稳定性；②减小了喷射雾锥角；③增大了射流深度；④喷油速率由于喷孔出口截面积的减少而减小。

将喷油器k-孔改进为ks-孔。ks-孔的锥孔部分在入口处采用大的倒圆角，以实现以下目标：①增加压力/速率的转换效率；②通过减少流体分离来减少孔入口处蒸气的产生；③提高k-孔利用率，减少碳氮氧化合物比例以及附着物。

共轨柴油机喷油器喷孔形状最常用为圆柱孔、k-孔和ks-孔。本文对这3种形状喷油器喷孔的性能进行评价，以找出在主流体动力学特性层面对孔的锥度和燃油的影响，通过进行一个完全瞬态CFD多相仿真模拟，评估喷油过程中孔的流体动力学行为。通过拟建的仿真方法，对喷油器内部气穴流涡空流演变的评估，不仅是从整体的喷雾特性角度出发，而且还要考虑轴针、喷嘴和孔内表面的气蚀风险。

刊名：Energy Procedia（英）

刊期：2014年第45期

作者：Federico Brusiani et al

编译：薛雷