论文部分内容阅读
汽油机采用GDI (gasoline direct injection,汽油缸内直喷)技术可以有效提高燃油经济性和排放性能,然而暴露在燃烧室恶劣环境中的喷油器会随着工作时间的增长产生并积累喷嘴积碳,进而影响GDI汽油机的工作性能。在能源日益紧张和环境污染加剧的背景下,开展GDI汽油机喷嘴积碳的研究对抑制喷嘴积碳的产生和积累进而提高GDI汽油机的工作性能有着重要的意义。本研究根据汽油机喷油器的喷雾试验需要,设计开发出一整套包括控制界面、控制电路和控制程序的汽油机喷油器控制系统,其中控制电路包括DC/DC (Direct Current,直流电)升压电路、ECU (Electronic Control Unit,电子控制单元)通讯电路和喷油器控制电路,该控制系统通过调节电控参数,可以精确控制各种汽油机喷油器；利用MATLAB软件编写出处理喷雾图片的程序,并计算了喷雾锥角和贯穿距离。本研究搭建了一个由喷油器控制系统、容弹、光源、高速摄像机、蓄能器、氮气减压阀、高压氮气瓶和GDI汽油机喷油器组成的实验台,采用阴影法对新喷油器和三种积碳程度不同的喷油器(行驶里程分别为20000km、50000km、80000km),在五种不同的喷油压力下(4MPa、6MPa、8MPa、10MPa和12MPa),研究了喷嘴积碳对于喷雾锥角和贯穿距离的影响,获得以下主要结论：1.从总体趋势来分析,在不同喷油压力下,同一时刻行驶里程20000km和50000km的喷油器喷雾贯穿距离和喷雾锥角均大于新喷油器和行驶里程80000km的喷油器,并随着喷油压力的提高,贯穿距离差距在逐步缩小,喷雾锥角差距在逐步增大；行驶里程80000km的喷油器喷雾贯穿距离远小于新喷油器。2.在不同喷油压力下,四种喷油器的喷雾锥角都呈现出随时间的推移波浪式减小,最后趋于稳定的趋势；喷雾锥角减小的速度在喷油开始后迅速减缓；四种喷油器的喷雾贯穿距离都呈现出喷油初期以较快的速度增长,随着喷雾的进行增长速度放缓的趋势。3.行驶里程20000km和50000km的喷油器在喷雾发展过程中的燃料雾化程度明显小于新喷油器和行驶里程80000km的喷油器；尤其是行驶里程50000km的喷油器喷雾发展过程中各个喷孔油束独立发展,相互之间干涉少,导致各油束之间浓度梯度大,喷雾均匀性差。4.从总体趋势来分析,当喷油压力为4MPa时,新喷油器、行驶里程20000km和50000km的喷油器有较大的喷雾锥角,随着压力的增大,喷雾锥角有所减小；当喷油压力增大到12MPa时,喷雾锥角反而增大。当喷油压力从4MPa升高到6MPa时,行驶里程80000km的喷油器的喷雾锥角有所增大；当喷油压力从6MPa升高到1OMPa时,喷雾锥角有所减小；当喷油压力从10MPa升高到12MPa时,喷雾锥角有所增大。5.从总体趋势来分析,当喷油压力从4MPa升高到6MPa时,新喷油器的喷雾贯穿距离有所减小；从6MPa升高到1OMPa时,喷雾贯穿距离逐步增大；从10MPa升高到12MPa时,喷雾贯穿距离有所减小。当喷油压力从4MPa升高到6MPa时,行驶里程20000km的喷油器喷雾贯穿距离增大；当喷油压力从6MPa升高到8MPa时,喷雾贯穿距离减小；当喷油压力从8MPa升高到12MPa时,喷雾贯穿距离增大。当喷油压力从4MPa升高到12MPa时,行驶里程50000km的喷油器喷雾贯穿距离逐步增大。当喷油压力从4MPa升高到10MPa时,行驶里程80000km的喷油器的喷雾贯穿距离逐步减小；当喷油压力从10MPa升高到12MPa时,喷雾贯穿距离有所增加。