GDI噴油器噴霧碰壁的實驗和模擬研究.pdf

1、隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，我國汽車保有量逐年遞增，成為世界上汽車保有量最多的國家。面對能源與環(huán)境兩大挑戰(zhàn)，汽油直噴(GDI)技術作為提高發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性的重要技術，市場份額逐漸提高。然而直噴汽油機不可避免的燃油碰壁現(xiàn)象可能導致機油稀釋與碳煙生成等問題。由于汽油機的燃油噴射條件以及汽油理化特性與柴油機均有很大差異，因此對于汽油噴霧碰壁現(xiàn)象的研究很有必要。
　　本文將一款直噴汽油機用六孔噴油器改造為單孔噴油器，在驗證其可靠性的基礎上，采

2、用光學測試系統(tǒng)以及相位多普勒激光測試系統(tǒng)對其噴霧以及不同壁面條件下的噴霧碰壁現(xiàn)象進行研究。得到直噴汽油機噴霧在不同壁面條件下的噴霧碰壁發(fā)展、噴霧粒徑分布、特征粒徑徑向發(fā)展以及法向速度等。研究表明，近壁面處的噴霧碰壁現(xiàn)象對噴霧液滴的分布影響較大，同時因液滴碰壁反彈而引起測試區(qū)域更多的液滴法向速度向上；壁面加熱條件能夠促進液滴的蒸發(fā)與反彈，改變粒徑的分布范圍，同時由于壁面溫度升高，測試區(qū)域大部分噴霧液滴的法向速度在0m/s附近；濕壁面條件對

3、噴霧液滴的影響主要表現(xiàn)在液滴粒徑分布形態(tài)的變化以及法向速度分布范圍的變化，10m/s-30m/s速度范圍內(nèi)的液滴數(shù)量與干壁面條件相比明顯減少。同時，碰壁位置對于噴霧液滴的分布具有顯著影響，距離噴嘴越遠的位置，噴霧的粒徑分布越發(fā)趨于均勻，各個條件下的差異表現(xiàn)得越不明顯。
　　在實驗研究的基礎上，本文利用三維CFD軟件FIRE采用不同模型對常溫干壁面以及加熱干壁面條件下的噴霧碰壁現(xiàn)象進行模擬，將噴霧圖像和粒徑分布的模擬結果與實驗進行對

4、比。對比結果表明，Bai Gosman模型對于噴霧整體形態(tài)的模擬與實驗值相符，粒徑分布模擬結果能夠體現(xiàn)出不同壁面位置以及不同壁面溫度的影響，但近壁面處常溫面的模擬結果與實驗差別較大；Mundo/Sommerfeld模擬結果中粒徑普遍過小，且在此條件下對于壁面溫度的變化不夠敏感而Kuhnke模型也存在相同的問題。對Bai Gosman模型進行修正，近壁面碰壁后的粒徑分布結果有所改善，而其他條件下的粒徑分布結果變化不大，這說明對于此工況而言