第3期（总第224期） 2016年6月
·设计计算·
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No .3(Serial No .224)
Jun.2016
喷嘴孔数及其布置对汽油直喷喷嘴闪沸
喷雾-环境气体相互作用影响的研究
佟斯日古榜，许敏，吴胜奇
（上海交通大学机械与动力工程学院汽车电子控制技术国家工程实验宝，上海200240）
摘要：为了区分火花塞点火式缸内直喷(SIDI)发动机喷雾和环境气体两相流场，将优化后的高速双色PIV(ParticleImageVelocimetry技术应用于多孔直實喷油器的喷雾和环境气体速度的测试。此双色PIV系统由一个特殊的示踪和滤波系统组成，可同时对燃油喷雾及其环境气体的速度场进行测量。本研究采用该双色PIV方法研究不同环境压力和燃油温度的条件下，喷嘴孔数及其布置情况对燃油喷雾和环境气体的相互作用的影响。在此研究中，对3个汽油直喷喷嘴做了详细的研究，包括1个6孔喷嘴，1个3孔喷嘴及1个2孔喷嘴。研究结果表明，随看燃油温度的提高或者环境气体压力的降低，喷雾雾化增强，燃油颗粒粒径减小，导致喷寡油束变宽，喷雾与环境气体接触面积变大，喷雾和环境气体的两相流场的作用变强。不同孔数和布置的喷油器在冷态及闪沸条件下油求间千扰作用的强度不同，导致喷雾传递给环境气体的动能不同。较强的油束间的千扰作用加强了燃油喷雾与环境气体之间的动量交换过程,进而增强了环境气体的动能，
关键词：燃油喷雾；燃油雾化；速度计量
DOI: 10,3969/j.issn.1001-2222 .2016.03.002
中图分类号：TK421.43
文献标志码：B
文章编号：1001-2222（2016)03-0006-08
对于缸内直喷汽油机来说，燃油喷雾和环境气
体能否良好混合影响着发动机性能及排放，提高缸内直喷发动机的燃烧效率以及稳定性的前提是缸内具有高质量的可燃混合气-3]
国内缸内直喷发机动技术的研究还处在初期阶段，在燃烧系统开发过程中会遇到各种问题，很多问题都与燃油喷雾联系非常紧密。例如，由于喷雾碰壁导致发动机机油稀释以及活塞顶部积炭，燃烧过程不稳定，废气排放中颗粒物超标等4-5]。解决以上问题的关键在于改善发动机燃油喷客特性。减小燃油喷雾费穿距离，增大喷雾角度，改善燃油雾化及分布是解决以上问题的关键。目前，燃油喷雾主要是依靠高喷射压力来提高燃油的雾化和蒸发性能，但高喷射压力也会导致更长的贯穿距离，因此有局限性。高压喷射系统成本很高，喷雾贯穿距过长会导致燃料喷射到气缸壁或者活塞上，造成润滑油稀释或者活塞积炭，喷雾角度小、喷雾粒径大等缺陷会造成燃油和空气混合不均勾
因此不少专家提出通过改变燃油温度或背压获收稿日期：2015-11-30；修回日期：2016-05-16
基金项目：国家自然科学基金(51376119/E060502）
得闪急沸腾喷雾来提高雾化质量。闪沸喷雾可以在较低喷射压力的条件下获得更短喷射贯穿距、更大喷雾角、更小喷雾粒径及更快的蒸发速度。闪急沸腾喷雾是液体燃料因压力瞬间减小至燃料的饱和蒸气压以下发生剧烈的燃油喷雾相变而产生的。闪沸喷雾中，在液态燃油中产生大量的气泡，气泡的快速膨胀及破碎大大加速燃油的破碎、雾化和蒸发过程，促进缸内混合气的形成7-13」，提高缸内直喷汽油机的着火稳定性。
-些学者对闪沸喷雾做了很多研究，包括不同
的燃油温度和环境背压对喷雾形态结构以及费穿距离的影响8]燃油喷雾速度场的测试[9-10]，喷雾浓度场的分布口1-12]喷孔布置对喷雾油束之间的相互影响，喷油器近场微观形态以及宏观的喷雾结构等3]，但是对喷嘴孔数及其布置情况对燃油喷雾及其环境气体之间的能量交换作用的研究非常少，
目前汽车市场主要采用对称结构的多孔直喷喷
油器，6孔喷油器喷由于受到相邻燃油束的影响而在闪沸区域内出现喷雾束塌在喷油器轴线处的
作者简介：修斯日古楞（1988—），男，土，主要研究方向为发动机喷雾与气液两相流场；xiaotongnihad@126.com 通讯作者：许敏(1962一），男教授，主要研究方向为发动机喷雾与燃烧、节能环保技术等;mzu@sjtu.edu.cn。