柴油机渐缩形喷孔喷嘴流动特性研究

利用混合多相流空穴模型,对柴油机渐缩形喷孔喷嘴进行了三维气液两相流数值模拟,分析了喷油压力、喷油背压及针阀运动对其内部空穴分布、湍动能分布、喷孔出口平均流速及流量系数的影响规律,并与圆柱形喷孔喷嘴进行了对比分析。结果表明:对于渐缩形喷孔喷嘴,喷油压力的提高或针阀开启速度的加快,均可增强喷孔内的空化效应,强化喷孔内的液流紊乱,提高喷孔出口平均流速及循环喷油量,这对于燃油喷射及雾化的改善、柴油机性能的提高都是有利的;随着喷油背压的增加,喷嘴的流量系数虽略有提高,但喷孔内的空化效应、液流紊乱及喷孔出口平均流速均逐渐降低;相同喷射条件或针阀升程下,喷嘴内的空化效应弱于圆柱形喷孔喷嘴,喷孔出口平均流速及流量系数高于圆柱形喷孔喷嘴。

喷孔形状对柴油机性能影响的试验研究

以一台2.5L柴油机为依托,在发动机性能试验台架上,对比研究了配备具有相同流量的渐缩形喷孔喷嘴和圆柱形喷孔喷嘴发动机经济性和排放性的差异。试验结果显示:在较高转速及较高负荷下,相比于圆柱形喷孔喷嘴,渐缩形喷孔喷嘴具有一定的油耗和Soot排放优势,但随着转速和负荷的降低,上述优势逐渐减弱;渐缩形喷孔喷嘴的Soot排放对EGR率变化的敏感度要弱于圆柱形喷孔喷嘴;不管是渐缩形喷孔喷嘴还是圆柱形喷孔喷嘴,随着EGR率的升高,NOx排放基本上均是呈线性降低的,但EGR率相同时,渐缩形喷孔喷嘴的NOx排放均是略高于圆柱形喷孔喷嘴的。该研究结果可为柴油机油嘴的匹配选型提供试验和理论指导。