基于多种光学诊断的汽油直喷喷油器喷雾特性试验研究

缸内直喷汽油机的喷雾特性在很大程度上决定了后续的混合气形成、燃烧及排放性能,利用光学诊断对汽油喷雾进行系统测试,可以获得喷雾一系列宏观和微观特征,对于优化燃烧、降低排放具有重要意义。对一款商用5孔GDI喷油器进行了系统的光学诊断,利用高速背光摄影、平面Mie散射高速摄影、相位多普勒干涉仪分别测量了喷雾形态、落点和粒径,并分析多种复杂的热力学边界条件(燃油喷射压力、环境背压和喷油脉宽)对喷雾特性的影响。研究表明:增加燃油喷射压力,喷雾落点分布更集中,更早发生喷雾干涉,喷雾贯穿距也随之增大,喷油锥角在喷雾初期增加较多,在喷雾后期几乎没有变化,粒径10μm以下的颗粒数量占比更大,雾化更好;增大背压,喷雾落点分布更分散,喷雾发生干涉的时刻更晚,喷雾粒径增大,粒径10μm以下的颗粒数量占比更小,雾化更差;喷油压力和背压的变化对粒径60μm以内的喷雾颗粒数量影响不大;增加喷油脉宽,喷雾落点分布更集中,更早发生喷雾干涉。

吸热型碳氢燃料正辛烷的热分解机理

利用反应分子动力学方法,对正辛烷在不同温度条件下的热解特性进行研究,并用密度泛函理论(DFT)对结果进行验证比较。结果表明:正辛烷初始反应为八种热解均裂反应,分别为四种碳碳键断裂和四种碳氢键断裂,且碳碳键比碳氢键更容易发生断裂,分子端部的化学键断裂比较困难。讨论了温度对热解产物的影响,热解的主要产物是H_2、CH_4、CH_2=CH_2,其他产物为CH_3-CH_3。H_2有两种形成机理,分别是自由基攻击反应和自由基间结合反应。CH_4有两种形成机理,与H_2的相似。CH_2=CH_2的形成机理为大分子自由基β键断裂反应。本工作从分子尺度研究了正辛烷的热解机理,为其他吸热型碳氢燃料的热裂解特性研究提供了参考。