柴油機缸內(nèi)兩相流卷吸效應(yīng)對燃燒模式的影響 *

楊 淼，林學東，李德剛，劉迎澍

（吉林大學，汽車仿真與控制國家重點試驗室，長春 130022）

前言

柴油機的高效率屬性使其在動力源中占有優(yōu)勢，在交通運輸、農(nóng)業(yè)機械等行業(yè)應(yīng)用廣泛。由于柴油燃料具有黏性大、揮發(fā)性差、自燃性好等特點，因此采用壓燃的著火方式，確定了獨特的預(yù)混合燃燒與擴散燃燒相結(jié)合的燃燒模式。兩種燃燒過程的控制，直接影響柴油機的綜合性能，現(xiàn)今許多柴油機技術(shù)，旨在增加預(yù)混合燃燒的占比，以減少氮氧化物和碳煙排放［1］。

經(jīng)過長期研究，大比例預(yù)混合燃燒的低溫燃燒過程被認為是未來柴油機高效清潔燃燒技術(shù)的關(guān)鍵［2-3］。組織低溫燃燒的核心思想是通過組織適當?shù)臐舛葓?，控制高溫區(qū)域及其面積，由此抑制碳煙和NO的生成，并通過合理組織燃燒模式獲得高的熱效率。近年來，研究學者針對低溫燃燒理念提出了多種新型燃燒模式，如HCCI、MK、PCCI、PPC 等燃燒模式，在這些燃燒模式中預(yù)混合燃燒在燃燒過程中的占 比 備 受 關(guān) 注［4-7］。Nissan 的 MK（modulated kinetics）燃燒系統(tǒng)為了增加預(yù)混合燃燒的占比，利用大量 EGR 延長著火滯燃期，使得噴油過程完全在著火滯燃期內(nèi)完成，著火前形成比較均勻的預(yù)混合氣，同時將渦流比提高到 9～12 以提高混合速率，由此將NOx排放控制在50×10-6以內(nèi)［8］。Wu 等［9］在研究RCCI 發(fā)動機預(yù)混比對微粒排放的影響過程中發(fā)現(xiàn)，聚積態(tài)微粒的產(chǎn)生主要集中在擴散燃燒過程，通過延長滯燃期，增大預(yù)混合燃燒占比可以有效地降低聚集態(tài)微粒排放。Gautam 等［10］在研究PPC 燃燒模式的過程中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用EGR 技術(shù)延長滯燃期，使更多的燃料與空氣混合的同時，EGR降低缸內(nèi)溫度，實現(xiàn)低溫且清潔高效的燃燒過程。Yin 等［11］研究PPC 燃燒模式過程中通過優(yōu)化燃油多次噴射方式，使燃料的中心集中在靠近氣缸中心的位置，減少燃氣混合物產(chǎn)生的熱量與缸套之間的傳熱的同時，促進預(yù)混合燃燒過程，由此提高發(fā)動機熱效率。

預(yù)混合燃燒的順利進行主要依賴于預(yù)混合氣的形成，而缸內(nèi)氣流的運動狀態(tài)對燃料與空氣的混合過程起決定性作用［12］。合理設(shè)計燃燒室結(jié)構(gòu)形狀，可以有效組織缸內(nèi)氣流強度及速度場分布的時空特性［13-14］?，F(xiàn)代直噴柴油機燃燒室采用縮口且底部中央凸起的結(jié)構(gòu)形狀，有效利用壓縮擠流，使燃燒室內(nèi)的氣流強度適應(yīng)轉(zhuǎn)速的變化，并由此促進空氣與燃料的混合，改善擴散燃燒過程［15-19］。高壓噴射的燃油進入氣缸后，經(jīng)歷破碎、霧化、蒸發(fā)與混合等一系列過程，在這一復雜的過程中背景氣流條件起著重要的作用。但是，關(guān)于油束噴入氣缸后與背景氣流特性相互作用機制對預(yù)混合氣形成過程影響，以及這種混合氣形成機制對燃燒模式和性能的影響方面的研究報道卻甚少。

本文選取兩種不同的燃燒室結(jié)構(gòu)，形成不同的氣流運動狀態(tài)，并引入無量綱Jet 數(shù)，由此研究在一定的噴射壓力下噴霧相對不同背景氣流的卷吸效應(yīng)。分析了基于卷吸效應(yīng)的預(yù)混合氣形成機理，以及燃燒模式的形成及其對性能的影響。

1 噴霧的卷吸效應(yīng)

內(nèi)燃機噴霧的卷吸效應(yīng)，是指在噴射過程中缸內(nèi)背景流場作用于油束的動態(tài)效應(yīng)，如圖1 所示，當噴射的油束貫穿背景氣流而與之發(fā)生相對運動時，在兩相流的摩擦剪切作用下在油束外表面形成連續(xù)的小尺度渦流，迫使油束表面液滴脫離油束，同時卷吸周圍空氣進入油束內(nèi)部，促進油氣的混合。背景流場在燃燒室結(jié)構(gòu)的導向作用下形成燃燒室內(nèi)的大尺度渦流，引導缸內(nèi)兩相流的宏觀運動方向，油束的運動方向受到背景氣流運動方向的影響，當兩者運動方向一致時，卷吸效應(yīng)消失。在卷吸效應(yīng)存在的時間內(nèi)，燃油與空氣混合形成預(yù)混合氣，從而決定燃燒模式中預(yù)混合燃燒的占比。對一定的噴射條件，大尺度渦流對燃燒室結(jié)構(gòu)有很強的依賴性，燃燒室結(jié)構(gòu)直接影響渦流尺度的大小、渦流的運動方向和渦流強度。本文通過仿真方法分析了兩款不同燃燒室結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)混合氣形成機理，以此為壓燃式內(nèi)燃機燃燒過程的組織或控制方式提供理論依據(jù)。

圖1 卷吸效應(yīng)示意圖

2 試驗與仿真條件

2.1 試驗設(shè)置

本研究中試驗使用的發(fā)動機基本技術(shù)參數(shù)及試驗工況如表1所示。試驗臺架的布置如圖2所示，設(shè)備明細如表2 所示。所選工況對應(yīng)該發(fā)動機經(jīng)濟性最佳的工況點。采用兩段噴射噴油策略，總噴油量為37.8 mg，兩燃燒室預(yù)噴油量和噴射時刻的設(shè)置有所差別，其中縮口燃燒室預(yù)噴油量為6 mg，噴射時刻為356 °CA，擴口燃燒室預(yù)噴油量為2.5 mg，噴射時刻為353 °CA。噴射壓力是影響卷吸效應(yīng)的重要參數(shù)，兩燃燒室試驗設(shè)定的噴射壓力均為100 MPa。

表1 樣機的技術(shù)參數(shù)

表2 設(shè)備明細表

圖2 試驗臺架布置示意圖

選取的兩種燃燒室形狀如圖3 所示，其中縮口型燃燒室的縮口比為0.9，底部中央凸起斜面呈凹陷狀，由此使更多的氣流在壓縮過程中在燃燒室內(nèi)形成擠流，中央凸臺與底部凹坑過渡平緩，使得全局大尺度渦流較為完整；擴口型燃燒室，底部中央凸起斜面為直線，燃燒室入口為擴口形，壓縮過程中燃燒室內(nèi)擠流不規(guī)則且強度較弱，由此擴大混合氣形成空間，燃燒室外側(cè)壁面設(shè)有凸臺，由此將噴射后的全局渦流劃分為兩個部分，底部凹坑處受壁面凸臺和過渡斜面的阻礙，渦流強度較弱。

2.2 仿真設(shè)置

本研究采用AVL-FIRE 軟件對上述兩燃燒室的工作過程進行仿真。為了節(jié)省計算時間，進行了進氣閥關(guān)閉后（IVC）到排氣閥開啟前（EVO）期間內(nèi)的包括燃燒在內(nèi)的發(fā)動機缸內(nèi)循環(huán)模擬。該模型使用了六面體網(wǎng)格，通過網(wǎng)格獨立性檢查，確定最佳網(wǎng)格尺寸為約1 mm［20］。湍流模型選用k-zeta-f 模型，液滴相互模型選用O-Rourke 模型，液滴破碎模型選用KHRT 模型，NO 模型選用Dukowicz 蒸發(fā)模型，燃燒模型選用相關(guān)火焰模型。圖4 為兩個燃燒室上止點（TDC）的網(wǎng)格模型。設(shè)定模型參數(shù)后，通過試驗缸壓和放熱速率驗證了模型的準確性，缸壓和放熱速率數(shù)據(jù)來自50個工作循環(huán)的平均數(shù)據(jù)。結(jié)果如圖5所示，分別計算兩種燃燒室缸壓和放熱率的試驗值與仿真值之間的誤差，最大誤差不超過8%，試驗結(jié)果與仿真結(jié)果保持了令人滿意的一致性，模型參數(shù)設(shè)置合理。

圖5 模型驗證

3 結(jié)果分析

3.1 燃燒模式

壓燃式內(nèi)燃機的燃燒模式主要由預(yù)混合燃燒過程和擴散燃燒過程組成，但對一定的噴射量，預(yù)混合燃燒的占比不同，以及預(yù)混合燃燒及擴散燃燒過程的組織方式不同，對內(nèi)燃機性能影響很大。預(yù)混合燃燒反應(yīng)一般在噴射前期在燃燒室空間發(fā)生，而擴散燃燒反應(yīng)區(qū)主要集中在燃燒室壁面附近。兩種燃燒室的燃燒過程均一化反應(yīng)速率分布如圖6 所示，在縮口燃燒室中噴射開始后，在363 ℃A開始預(yù)混合燃燒，365 ℃A 噴油結(jié)束時仍處在預(yù)混合燃燒過程，在367 ℃A時燃燒室壁面出現(xiàn)擴散燃燒反應(yīng)，368 ℃A預(yù)混合燃燒基本結(jié)束，表現(xiàn)出典型的PDC 預(yù)（混合-擴散）燃燒模型。而在擴口燃燒室中噴射開始后，在361 ℃A 開始燃燒，滯燃期相對縮口型燃燒室延長1 ℃A，當油束碰壁后，在燃燒室結(jié)構(gòu)的導向作用下燃油沿燃燒室壁面上下展開的同時，出現(xiàn)二次預(yù)混合燃燒現(xiàn)象，此時預(yù)混合燃燒和擴散燃燒共存，這種燃燒過程持續(xù)到374 ℃A，表明擴口型燃燒室以二次組織預(yù)混合燃燒過程的方式提高預(yù)混合燃燒過程的占比，這種燃燒模式定義為二次預(yù)混合擴散燃燒模式（DPDC）。PDC 燃燒模式和DPDC 燃燒模式的放熱規(guī)律曲線特性如圖7 所示，虛線對應(yīng)時刻為預(yù)混合燃燒結(jié)束時刻，根據(jù)預(yù)混合燃燒階段的放熱量與總放熱量的比值定義預(yù)混合燃燒占比，縮口燃燒室的PDC燃燒模式其預(yù)混合燃燒占比為7.9%，占比較小，預(yù)混合燃燒時間短，所以這種燃燒模式的關(guān)鍵在于抑制預(yù)混合燃燒過程的前提下如何組織擴散燃燒。而擴口燃燒室的DPDC 燃燒模式其預(yù)混合燃燒占比為28.2%，占比較大，且預(yù)混合燃燒時間長，這種燃燒模式的關(guān)鍵在于如何控制預(yù)混合燃燒過程。

圖6 均一化反應(yīng)速率

圖7 兩燃燒室放熱率曲線

3.2 背景氣流狀態(tài)

缸內(nèi)氣流流場的特性主要取決于燃燒室的結(jié)構(gòu)形狀，而油束與背景流場的相對運動狀態(tài)決定混合氣的形成及濃度場的分布特性，從而直接影響燃燒模式。

圖8 所示為兩種不同燃燒室結(jié)構(gòu)形成的缸內(nèi)流場特性，其中縮口型燃燒室與擴口型燃燒室的噴油時刻分別為356 與353 ℃A，這是兩種燃燒室在該工況下性能優(yōu)化標定來確定的。在壓縮行程中隨活塞的上移，兩種燃燒室因結(jié)構(gòu)不同在燃油噴射之前燃燒室內(nèi)形成不同的氣流場，因而噴射后所造成的卷吸效應(yīng)不同。縮口型燃燒室以燃燒室中心為主形成沿燃燒室壁面順時針運動的大滾流，這種滾流受燃燒室底部形狀影響較大，而在燃燒室上方氣流受壓縮和擠氣面氣流的影響形成小尺度湍流，且強度隨壓縮而減弱。與此相比較擴口型燃燒室內(nèi)大尺度渦流不明顯，在其結(jié)構(gòu)形狀的導向作用下在燃燒室內(nèi)形成雙環(huán)流，且氣流速度普遍較低，形成與縮口型燃燒室不同的氣流場。

當按一定的噴射壓力向不同的背景流場噴射時，油束輸入強大的動能而擾動背景流場形成不同的兩相流。油束在貫穿氣流層時在其邊界層氣流的剪切作用下形成連續(xù)的小渦流，使油滴快速擴散到空氣層而外界空氣被卷吸到油束之中，由此促進混合氣的形成。但由于兩種燃燒室的背景流場不同，在噴射過程中油束貫穿氣流層時在其邊界產(chǎn)生的卷吸效應(yīng)不同，從而混合氣形成機制有所區(qū)別?？s口型燃燒室在燃燒室的導向作用下油束帶動氣流提高燃燒室內(nèi)整體氣流的滾流強度，同時在噴射初期油束表面通過卷吸效應(yīng)形成預(yù)混合氣，而噴射后期大部分燃油在燃燒室壁面形成油膜，在強大的滾流作用下向燃燒室中心的空氣層擴散，這種燃燒室當噴油結(jié)束后在很短時間內(nèi)（368 ℃A 時）燃油速度和背景氣體達成一致，卷吸效應(yīng)停止。此時預(yù)混合燃燒過程結(jié)束，進入擴散燃燒階段，形成PDC 燃燒模式。

而在擴口型燃燒室中，噴射初期在油束貫穿氣層的過程中，通過卷吸效應(yīng)形成預(yù)混合氣，實現(xiàn)預(yù)混合燃燒過程，當油束碰壁后在燃燒室側(cè)壁凸臺的作用下油束前端上下分流，在燃燒室內(nèi)形成反向的雙渦流，不僅增加燃油與空氣的接觸表面積，而且更多的空氣滲透到油束中促進混合。噴油結(jié)束后，卷吸效應(yīng)仍能保持一段時間，一方面是由于部分燃油向擴口斜面分流，導致渦流強度減弱，另一方面是因為流向擴口斜面的燃油的運動方向與此處氣流的渦流運動方向相切，二者運動方向的不一致導致卷吸效應(yīng)始終存在，形成二次預(yù)混合燃燒過程。直到374 ℃A 時，燃油與周圍氣體的運動方向達到一致，卷吸效應(yīng)消失，之后進入擴散燃燒階段，實現(xiàn)DPDC燃燒模式。

在整個油束運動過程中，處在燃燒室空間的油束與空氣的混合以作用于油束表面的小尺度渦流的卷吸為主，而大尺度渦流主要影響油束的運動方向。通過上述噴射過程中兩相流特性的分析可知，預(yù)混合氣的形成過程與卷吸效應(yīng)密切相關(guān)，由燃燒室結(jié)構(gòu)不同引發(fā)的氣流運動方向與速度的變化對卷吸效應(yīng)有很大影響，導致了兩種燃燒室內(nèi)預(yù)混合氣生成速率及預(yù)混合過程持續(xù)時間不同，直接影響預(yù)混合燃燒過程占比。

3.3 混合氣形成機理分析

由上述分析可知，兩種不同燃燒模式取決于混合氣形成機制，其中預(yù)混合氣形成持續(xù)時間和預(yù)混合氣生成速率的作用很大。圖9 所示為兩種燃燒室不同混合氣形成方式的濃度場分布特性。噴射過程中油束外表面受小尺度渦流的卷吸作用液滴快速與空氣混合，使?jié)舛忍荻确植?。這種濃度梯度分布特性取決于卷吸作用的強度。觀察兩種燃燒室內(nèi)油束的運動軌跡發(fā)現(xiàn)，縮口型燃燒室口徑較小，油束貫穿速率高，空間距離短，在噴射后經(jīng)4 ℃A ASOI（相對噴射時刻的曲軸轉(zhuǎn)角）后碰壁，之后燃油沿壁面快速形成較濃的油膜。而擴口燃燒室口徑較大，油束貫穿速率相對較低，空間距離長，在噴射后經(jīng)7 ℃A ASOI 后碰壁，油束碰壁后受壁面凸臺影響，出現(xiàn)飛濺現(xiàn)象，壁面濃度梯度明顯，且沿壁面運動速度較慢，碰壁后進入二次預(yù)混合過程。在噴射后經(jīng)12 ℃A ASOI 時縮口燃燒室的預(yù)混合燃燒過程結(jié)束，未燃燃油基本處在燃燒室壁面附近進行擴散燃燒，而此時擴口燃燒室內(nèi)的燃油仍處于燃燒室空間繼續(xù)生成預(yù)混合氣。擴口燃燒室油束停留在燃燒室空間內(nèi)的時間長，延長了預(yù)混合持續(xù)時間。

圖9 兩燃燒室內(nèi)的濃度場

油束表面小尺度渦流的卷吸過程是形成預(yù)混合氣的關(guān)鍵，它決定油束表面液滴破碎霧化的程度。如圖10 所示，本文選取兩燃燒室內(nèi)油束的上下表面及中線處具有代表性的若干采樣點，中線速度的變化是大尺度渦流強度的體現(xiàn)，上下表面的速度變化受小尺度渦流的影響較大。為此計算分析了在壓縮上止點360 ℃A時各采樣點的速度，此時噴油過程的中間穩(wěn)定階段，燃燒還未開始，缸內(nèi)的溫度壓力無明顯變化。

如圖11 所示，為兩種燃燒室中線位置的速度變化，噴孔位置是油束的動量源頭，隨著遠離動量源，油束的速度逐漸減小。由于燃燒室形狀不同，燃燒室內(nèi)形成的大尺度渦流有很大差別，縮口燃燒室油束中心的速度較大，且切向噴入燃燒室內(nèi)，所以形成的渦流強度大，油束邊界處相對空氣的運動速度快，卷吸效應(yīng)加強，混合氣形成速度快。而在擴口燃燒室內(nèi)，燃燒室形狀導致油束兩側(cè)形成反向大尺度渦流，減弱了渦流強度，同時油束邊界處相對空氣的運動速度也減慢，卷吸效應(yīng)減弱，預(yù)混合氣形成速率降低，但擴口燃燒室徑向尺寸較大，油束前端碰壁后又上下分流，形成雙向渦流，所以混合氣形成空間拓寬。

圖11 兩燃燒室中線速度

為研究油束表面混合氣的分布特性，如圖12 所示，將油束上下表面采樣點的速度按照噴油方向和垂直于噴油方向進行分解：

圖12 速度劃分示意圖

式中：vo為沿噴油方向速度；vt為垂直于噴油方向速度；vx為仿真三維場中x方向速度；vz為仿真三維場中z方向速度。

如圖13 所示，與縮口燃燒室相比雖然擴口燃燒室噴射時刻提前且噴油量也多但在壓縮上止點時油束上表面沿噴油方向的分速度vo普遍較低，油束空間貫穿時間減慢，所以預(yù)混合氣形成時間延長。而垂直于噴油方向的速度vt直接反映了油束表面油滴向周圍擴散的能力，直接與預(yù)混合氣有關(guān)，vt的大小與油束表面小尺度渦流強度相關(guān)，油束上表面油滴向正方向運動，下表面油滴向負方向運動，視為增強擴散的過程。

圖13 兩燃燒室沿噴油方向速度

如圖14 所示，與縮口燃燒室相比擴口燃燒室中油束表面油滴向周圍擴散這一現(xiàn)象出現(xiàn)的位置靠后，且擴散速度較小，擴散能力較弱，受油束吸熱的影響，油束周圍溫度較低，預(yù)混合氣形成速率減弱，導致擴口燃燒室中預(yù)混合燃燒速率相對緩慢。而油束下表面的垂直方向的分速度vt明顯大于縮口型，表明在燃燒室底部凸臺及深度的作用，限制了油滴向空氣層的擴散速度。

圖14 兩燃燒室垂直噴油方向速度

Jet 數(shù)是表征液體噴流和周圍氣體之間由摩擦力引起的液滴粉碎作用強度的無量綱參數(shù)，高速液體射流相對背景氣體運動時，在兩相流的摩擦作用下在其界面上形成薄的邊界層，由于噴霧的不穩(wěn)定性，此邊界層會產(chǎn)生剪切波（Tollmien-Schlichting波），最后導致射流分裂破碎。本文以無量綱參數(shù)Jet 數(shù)作為評價指標來研究兩相流卷吸作用下的噴霧情況，Jet 數(shù)表征液體噴流和周圍氣體之間由摩擦力引起的液滴粉碎作用的強度：

式中：ρl為燃油密度，0.813 3 g/cm3；ρg為氣體密度，38.83 kg/m3；vl為 液 滴 的 速 度；Dn為 噴 嘴 直 徑，0.124 mm；σ0為冷態(tài)下（10°C）柴油的表面張力，σ0=3.88×10-3N/m；K=7～10×10-5，試 驗 柴 油 溫 度 為50 ℃；σl=1.08×10-3N/m。

如圖15所示，為兩種燃燒室在油束上下表面Jet數(shù)的變化規(guī)律。從Jet數(shù)的大小可以看出，縮口燃燒室油束表面形成混合氣的能力強于擴口燃燒室。兩種燃燒室內(nèi)油束上表面液滴的霧化能力比下表面要強，這與大尺度渦流作用方向有關(guān)，對于縮口燃燒室這種現(xiàn)象更為明顯，在縮口燃燒室中，大尺度渦流在燃燒室內(nèi)順時針運動，油束上表面處于大渦流的外圈，下表面處于大渦流的內(nèi)圈，所以離噴口越近油束上表面的運動速度更大，所以Jet 數(shù)大，而下表面的Jet 數(shù)基本保持不變。在擴口燃燒室中壁面凸臺處形成反向大尺度渦流，上方逆向的渦流強度較大，導致油束上表面的運動速度更快，所以促進二次預(yù)混合氣的形成。

圖15 兩燃燒室上、下線Jet數(shù)

3.4 NOx排放

由上述分析可知，燃燒室結(jié)構(gòu)的不同，導致缸內(nèi)大尺度渦流和小尺度渦流強度與運動方向不同，影響預(yù)混合氣的形成持續(xù)時間和形成速度，從而形成了不同的燃燒模式。燃燒模式的差異，直接體現(xiàn)在發(fā)動機性能的變化上。試驗測得縮口燃燒室NOx排放量約為405×10-6，擴口燃燒室NOx排放量約為217×10-6，圖16所示為仿真計算兩燃燒室內(nèi)NOx質(zhì)量分數(shù)的變化規(guī)律。擴口燃燒室內(nèi)NOx的生成量明顯小于縮口燃燒室，這是因為與縮口燃燒室相比，擴口燃燒室的預(yù)混合燃燒反應(yīng)速率緩慢，持續(xù)時間較長，導致缸內(nèi)溫度較低。圖17所示為兩種燃燒室內(nèi)NOx分布圖以及對應(yīng)的溫度場變化規(guī)律，由此可見擴口燃燒室內(nèi)的溫度場普遍較低，而且滿足NOx生成的高溫區(qū)域面積也明顯小于縮口燃燒室，所以有效抑制了NOx的生成。

圖16 NOx質(zhì)量分數(shù)

圖17 兩燃燒室內(nèi)NOx分布及溫度場

4 結(jié)論

本文選取兩種燃燒室結(jié)構(gòu)，基于卷吸效應(yīng)研究了在不同背景氣流條件下噴射時的混合氣形成機理，研究結(jié)論如下。

（1）縮口燃燒室在噴射過程中缸內(nèi)形成強烈的滾流，雖然預(yù)混合氣形成速率快，但預(yù)混合時間短，預(yù)混合燃燒占比小，形成PDC 燃燒模式，但因這種燃燒模式預(yù)混合燃燒速率高，高溫區(qū)較寬，所以NOx生成量較多。

（2）擴口燃燒室形成雙環(huán)流，且強度較弱，而且在燃燒室結(jié)構(gòu)導向作用下存在二次預(yù)混合氣形成過程，所以預(yù)混合燃燒持續(xù)時間延長，預(yù)混合燃燒占比較大，形成DPDC 燃燒模式，但這種燃燒模式因噴射過程中卷吸效應(yīng)弱，預(yù)混合燃燒速率較慢，高溫區(qū)域面積小，所以有效抑制了NOx的生成。

（3）燃燒室內(nèi)的卷吸效應(yīng)是預(yù)混合氣形成的關(guān)鍵，缸內(nèi)大尺度渦流對油束運動有導向作用，油束表面液滴在小尺度渦流的卷吸作用下與周圍空氣形成預(yù)混合氣，當油束運動與背景氣流運動一致時，卷吸效應(yīng)消失，此時預(yù)混合氣形成過程結(jié)束。對一定的噴射條件，卷吸效應(yīng)可通過燃燒室結(jié)構(gòu)的設(shè)計來有效控制。