燃油噴射壓力對(duì)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)噴射及燃燒特性的影響

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燃油噴射壓力對(duì)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)噴射及燃燒特性的影響

發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)最值得關(guān)注的兩個(gè)方面。將火花點(diǎn)火（SI）發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射系統(tǒng)設(shè)計(jì)為汽油直噴（GDI）形式，有很大潛力可以改善燃油經(jīng)濟(jì)性和廢氣排放。由于GDI發(fā)動(dòng)機(jī)提供了極大的靈活性，并能精確控制供油量、燃油噴射定時(shí)、噴射持續(xù)時(shí)間以及噴射次數(shù)，因此可以改善燃油經(jīng)濟(jì)性、瞬態(tài)響應(yīng)以及低溫冷起動(dòng)HC排放水平。然而，在GDI發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃燒過(guò)程的熱效率在很大程度上依賴于燃料與空氣混合的品質(zhì)，而燃料與空氣的混合狀況通常取決于燃料噴射參數(shù)和噴射特性。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射壓力對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射特性以及燃燒特性有很大影響，對(duì)一臺(tái)單缸GDI發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，并利用光學(xué)診斷技術(shù)對(duì)燃燒室進(jìn)行可視化操作，研究燃油噴射壓力對(duì)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)噴射及燃燒特性的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試條件為1500r/min，并在以下不同工況下進(jìn)行了測(cè)試。

首先，在滿負(fù)荷情況下進(jìn)行測(cè)試，并保持噴射器的噴射角度不發(fā)生變化，燃料噴射壓力分為5MPa和10MPa。由測(cè)試結(jié)果可知，燃料噴射壓力為10MPa時(shí)的尖端滲透距離比5MPa燃料噴射壓力下的距離長(zhǎng)，這主要是由于燃料噴射壓力為10MPa情況下燃料通過(guò)噴嘴的壓降大。

其次，在部分負(fù)荷下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)米氏散射技術(shù)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒圖像，從中可以觀察到，10MPa燃料噴射壓力下的火焰生長(zhǎng)速率高于5MPa燃料噴射壓力下的火焰生長(zhǎng)速率。此外，較高的噴射壓力還可以改進(jìn)燃料的霧化效果，更好的混合燃料。因此，較高的注射壓力導(dǎo)致更快的燃燒速度。

最后，在5MPa燃料噴射壓力情況下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)工況分為滿負(fù)荷工況和部分負(fù)荷工況。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可知，在噴射初始階段，兩種負(fù)荷下的尖端滲透率相對(duì)變化不大，但隨著曲軸位置的變化，部分負(fù)荷情況下的尖端滲透率大于滿負(fù)荷情況下的尖端滲透率。

綜合以上的測(cè)試結(jié)果可得到如下結(jié)論：燃油噴射壓力越高，噴嘴的穿透能力越強(qiáng)，噴霧面積越大，燃料混合效果越好，火焰生成及燃燒速度越快。

Mayank Mittal et al. SAE 2014-01-2604.

編譯：郭明超