高压下柴油喷雾液柱长度成像测量

2023/04/10   下载量： 0 次

方案摘要

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应用领域 汽车及零部件
检测样本 汽车排放与节能
检测项目
参考标准 无

发动机的效率和排放取决于燃料的雾化和分散情况。燃料的雾化和分散情况严重依赖于环境压力和温度。在这项工作中，为了研究发动机条件下的柴油喷雾，设计并制造了一个带有电加热、恒容、加压容器。控制电子学和软件被开发和测试，以确保安全和精确操作。使用了商用的博世六孔汽车柴油喷油器。喷雾的空间和时间发展情况进行了研究。在文献中，液体长度和锥形角度被广泛用于量化燃料分散情况。在这项工作中，使用高速暗场技术量化这些参数。建立了模型来描述液体核心的时间演变。这样的模型可以用来预测柴油喷雾行为和发动机性能。

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当前汽车动力总成技术正朝着车队电气化的方向发展[1]。然而，车队电气化面临许多挑战。此外，重型车辆和现有车辆的电气化几乎是不可能的。目前，在美国，所有车型中约有1300万台柴油发动机。这些发动机排放的物质是21000人过早死亡的原因。柴油发动机中最危险的排放物是颗粒物(PM)，它单独导致每年15000人的死亡，并且具有高度致癌性[2,3]。尾气后处理和余热回收系统可以减少车辆排放[4]，但不能消除它们。

在典型的现代柴油发动机中，燃料直接注入汽缸。众所周知，燃料蒸发和与空气的混合越好，颗粒物排放越低[1]。对于具有多个喷孔的喷雾，测量[5]和模拟[6]表明，喷雾在中心线上创建了一个低压区域，这会降低燃料的分散效果。在极端情况下，尤其是注射持续时间较长的情况下，喷雾中心线上的低压甚至可能导致整个喷雾坍塌成为一个单一实体[7]。在喷雾中增加喷孔的数量会增强低压区域[8]。

柴油燃料的喷雾穿透深度和锥角是燃料分散的相关参数。喷雾结构主要受注射压力和时间的影响，影响燃料的蒸发和与周围气体的混合[9,10]。

然而，喷雾中的蒸发和混合现象也严重依赖于周围的压力和温度。因此，在柴油发动机注入时通常发现的值附近研究这些现象非常重要。

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