共轨直喷燃油射束吸入空气方式的研究分支器

共轨直喷燃油射束吸入空气方式的研究

共轨直喷燃油射束吸入空气方式的研究 2011年12月04日 来源： 试验设备和检测方法本试验是在近似内燃机实际工作的条件下、在配备了各种光电检测设备的压力室中进行的。试验采用的喷射系统是轿车高压共轨燃油喷射系统，喷油器是一个单孔喷油器，由该喷油器喷射出来的是纯Dodekan溶液。Dodekan是一种碳氢化学溶液，适合于在PUREX化学反应中提炼U和Pu时用作TBP的稀释剂，其化学分子式为C12H26，熔点为-9.6℃，沸点为216.3℃，密度为0.7493g/cm3。压力室内条件：气体温度 T=800K气体压力 P＝50bar高压共轨喷嘴压力 P＝800～1350bar微粒子定量板激光光束Nd：YAG Doppelpuls激光（λ＝532nm）CCD摄像机摄取图像

图1 PIV燃油喷射激光粒子测速试验原理图

试验结论 图2所示的4张照片显示了不同速度时刻燃油射束吸入空气的情景（拍摄时间以共轨喷射系统喷射开始时刻为准）。通过图片可以清楚地看出：在一开始时，空气被燃油喷射射束的尖峰向两侧排挤开来，然后形成一个复回流区；在1400μs时，照片中清楚地显示出燃油射束最大的喷射深度；在距燃油喷射尖峰几毫米处，空气被垂直地吸入燃油射束中，燃油射束的直径在距喷嘴大约25mm的位置处仍有所增加。

图2 空气环绕的燃油射束，环境条件：气体压力＝50bar、气体温度＝800K、喷油压力＝800bar、喷油量＝9mg、喷射孔直径＝180μm

燃油射束含气量的计算 在这些散射光激光照片中，可以根据明暗度不同的燃油射束轮廓确定含有很高雾化燃油微粒与周围环境气体的边界，雾化燃油微粒与空气的边界可以用多项式来加以描述，如图3所示。假设燃油射束具有对称的旋转轴线，则有可能利用分界表面函数的常数系数和燃油射束系数来计算燃油射束的含气量。

图3 计算燃油射束含气量的方法

图4所示为不同时刻燃油射束空气含量与喷油器喷嘴间距之间的关系。直到燃油射束尖峰达到复回流状态时，随着时间的增加燃油射束吸入的空气量也在不断增加。当燃油射束达到准稳态时，燃油射束的含气量达到最大饱和状态，如图4左侧图中t>1000μs时所示；当燃油喷射压力提高后，从图4右侧的图中可以看出，燃油射束的吸气能力和燃油射束尖峰距喷油孔的距离也大大增加，它同样表示了不同时刻燃油射束最大的含气量。

图4 不同时刻燃油射束的含气量，喷射压力分别为800bar（左图）和1350bar（右图）

在激光粒子射束检测区内，当燃油雾化过程没有结束之前一直可以求得燃油射束的空气含量。在相同喷油量的前提条件下，各种喷油压力的燃油射束吸入的空气量几乎相同。由于雾化作用的时间较短，使得高压燃油射束的空气吸入受到影响，作为补充措施，可通过增加喷油量和增加进气量的方法来达到中等的空气含量数值，本试验条件中化学燃烧所需的空气量约占1/4左右。(end)

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