第6期（总第227期） 2016年12月
车用发动机 VEHICLEENGINE
No 6(Serial No 227)
Dec 2016
进气门关闭状态下喷油时刻对汽油机性能的影响
马宗正‘2，邵凤翔”，王新莉12，杨安杰，董少华”，张乾助
摘要：为了改善进气道喷射式发动机性能，采用台架试验和数值计算的方法对喷油时刻与进气道喷射式汽油机性能之间的关系进行了研究。研究结果表明：在进气门关闭状态下进行燃油喷射，发动机运行工况不同，喷油时刻对发动机性能的影响规律不同，小节气门开度时推退喷油时刻会导致HC排放升高和发动机动力性下降，大节气门开度时喷油时刻的改变对发动机性能的影响可以忽略。通过数值计算分析发现该变化规律与附壁油膜挥发速率有直接关系，在小节气门开度条件下，附壁油膜无法完全挥发，会增加燃油以液态形式进入气缸的量，从而使发动机性能下降，而处于大节气门条件下，较高的机体温度使得附壁油膜挥发速率加快，降低液态燃油的量，从而改善发动机性能。固此，进气道喷射发动机可以在小节气门开度时采用两次燃油喷射方式提升发动机性能，而在大节气门开度下则无需考虑喷油时刻的影响。
关键词：汽油机；喷油定时：台架试验；数值模拟；油膜 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2016 06 009
中图分类号：TK4123
文献标志码：B
文章编号：1001-2222（2016)06-0046-06
自前进气道喷射仍然是汽油机主要的燃然油喷射
形式，对于进气道喷射式汽油机来说，燃油需要喷射到进气道内部，与空气初步混合后进人气缸参与燃烧”。由于进气道结构的限制，所喷射的燃油会到达进气道壁面或者进气门背面，形成附壁油膜[2-4] 已有的研究结果表明，附壁油膜现象会导致燃油以液态形式进人气缸沉积在气缸内部的缝隙处（比如活塞与气缸套之间的缝隙，)或者是活塞表面上，造成发动机HC排放升高5了，特别是当发动机机体温度较低时，附壁油膜导致的液态燃油进人气缸的比例会更高6]。同时，如果液态燃油进入气缸后没有挥发,还会影响发动机的动力性。因此提升附壁油膜的挥发速率就变得非常重要。
E.Curtis等人的研究发现，通过合理布置喷嘴
立置和选择合适的喷嘴，增加燃油喷射的面积，日以提高燃油挥发的速率，减少以液态形式进人气缸的燃油量，并且燃油喷射落地集中在进气门背面时效果会更加明显"。与此相同，MiguelR.Panao等人的研究结果表明，燃油喷射压力升高也会产生同样的效果，即油膜的分布区域增加，从而增加油膜的挥发速率。赵福全等人的研究表明，相比于单孔喷嘴，双孔喷嘴喷雾的扩散性较好，使得附壁油膜现蒙
收稿日期：2016-08-30；修回日期：2016-11-03
得到改善，但是对喷嘴的安装位置要求较为苛刻9 S.K.Fulcher等人研究发现，如果采用空气辅助喷射效果更加明显[10]。
改善燃油挥发速率还有一种方法是改变燃油喷射时刻。C.Alkidas等人的研究结果表明，在进气开始阶段进行喷油都会使HC排放明显增加"；而G M.Bianchi等人的研究结果表明，燃油喷射时进气阀完全关闭则可获得较为均匀的混合气2}；马宗正等人的研究表明，当燃油在进气开启状态下喷射时，可以利用进气回流增加附壁油膜的挥发速率13-14]
通过以上文献可知，燃油挥发速率对发动机 HC排放有着重要的影响，如果想改善发动机性能，可以通过选择合适的喷嘴、采用较高的喷射压力、改进配气相位以及改变燃油喷射时刻等方法实现，但是改变喷嘴结构、提高燃油喷射压力以及改变配气相位需要增加一定的成本，而改变燃油喷射时刻则只需要改变相应的燃油喷射程序即可，相对容易实现，且成本较低。之前对燃油喷射时刻与发动机性能之间关系的研究都没有考虑发动机工况的变化而发动机在实际工作过程中，当工况发生变化时，燃油挥发的规律可能发生变化，
目前汽油发动机主要采用进气道喷射方式，如
基金项目：河南省高等学校青年骨干教师资助计划(2014GGJS-120）；河南省产学研合作试点项目(201513）作者简介：马宗正（1981一），男，博士，研究方向为发动机工作过程及数值计算；2ongzhengma@163eom。