GDI喷油器喷雾特性试验报告

GDI喷油器喷雾特性试验报告

GDI喷油器喷雾特性试验报告  

摘要:利用高斯曼模型对缸内直喷发动机多孔喷油器喷嘴中的油液与空气运动和喷雾特性进行模拟。在定容室内进行喷雾试验,根据一系列的现象对比计算模型从而进行验证,研究了不同喷油条件下对于喷雾特性的影响,主要从改变喷油压力、环境背压和环境温度等角度研究其影响因素和规律。研究结果显示:喷油压力增加有助于提高喷油器喷油雾化质量。环境压力增加则不利于燃油雾化。环境温度升高可以提升燃油蒸发量,但是不利于喷雾的贯穿距离。

关键字:汽车历史;汽油直喷;多孔喷油器;喷雾特性;数值模拟

GDI injector spray characteristics experiment report

Abstract : The flow and spray characteristics of GDI multi-nozzle injectors were simulated using Huh-Gosman spray model. The spray model test was used to verify the calculation model, and the effects of spray conditions on the spray characteristics were studied. The influence factors and laws were mainly studied from the perspective of changing the injection pressure, ambient back pressure and ambient temperature. The results of the study show that the increase of injection pressure helps to improve the atomization quality of injectors. Increased environmental pressure is not conducive to fuel atomization. Increased ambient temperature can increase the amount of fuel evaporation, but it is not conducive to the penetration distance of the spray.

Keywords: Automotive history;gasoline direct injection; multi-hole injector; spray characteristics; numerical simulation

目 录

第一章 绪论 1

1 汽车的发展历程 1

1.1蒸汽机发明前 1

1.2蒸汽汽车的诞生 1

1.3内燃机汽车的问世与发展 2

1.4现代汽车的量产阶段 3

2 发动机的发展方向 4

3 多孔喷油器的优势 5

4 研究背景与目的 6

第二章 喷雾试验模型建立与实验原理 7

1 计算模型和计算网络 7

2 实验原理 9

3 喷雾条件 10

第三章 喷雾模型验证与试验结果分析 11

1 喷雾一致性试验 11

2 模型验证 12

2.1喷雾图像的处理 12

2.2喷雾特性参数的定义 12

2.3模拟数值与试验结果对比 13

3 计算结果分析 14

3.1喷油压力对喷雾特性的影响 14

3.2环境压力对喷雾特性的影响 15

3.3环境温度对喷雾特性的影响 16

4 喷雾过程的定性分析 17

4.1喷油脉宽对喷雾的影响 17

4.2喷油压力对喷雾的影响 17

4.3环境背压对喷雾的影响 18

5 喷雾过程的定量分析 18

5.1喷油压力对喷雾特性参数的影响 19

5.2环境背压对喷雾特性参数的影响 19

第四章 结论与展望 21

致 谢 22

参考文献 23

第一章 绪论

1 汽车的发展历程

人类距离提出“车”这个概念已经距今几千年时间,而汽车的发展历程也可以简要的概括为如下几个阶段,蒸汽机发明前、蒸汽汽车的诞生、内燃机汽车的问世与发展以及现现代汽车的量产阶段。

1.1蒸汽机发明前

在最初的时候,原始社会对于自然世界并没有充分的认识,同样对于动力能源的使用还停留在初级阶段,也就是人力。“车”最初出现的时候就是将圆木置于重物之下,然后进行拖拽,就可以将本身难以移动的重物转移到另一个地方。这种被称为早起木轮运输的技术,为后来“车”的轮子的出现提供了根本的理论。

这个时期汽车这个概念还没有完全的成型,同样也没有汽车行业的存在,多数的发明都来源于偶然,没有体系,也没有专门的研究人员,但是这些对于日常生活具有积极意义的发现,却对后来汽车最后的出现有着无与伦比的意义。

1.2蒸汽汽车的诞生

1774年是人类历史上重要的一年,人类发展上首台具备使用意义的蒸汽机研制成功,他的发明家是英国的詹姆斯·瓦特,蒸汽机的诞生大大的提高了人类社会的生产力蒸汽机的改良完成给汽车的创造与发展提供了至关重要的条件。当内燃机以一次被使用于驱动机械,人类历史上轰轰烈烈的第一次工业革命打响,而在属于汽车的历史上,蒸汽机运用于汽车的机械方式,也标志着近代世界永不停歇的汽车发展也揭开了帷幕。

1769年,人类社会首辆使用蒸汽作为动力源工作的三轮汽车研制成功。他的缔造者是法国工程师N.J.居纽(Cugnot)。这辆汽车车身长大约有七米,高约两米在车框架加上配装了蒸汽锅,运用蒸汽作为动力驱动汽车,同时依靠前轮控制超前行进的方向。同时每前进10~15分钟就需要停车对锅炉进行重新加热十五分钟以上,运行速度大概有三到四公里每小时.虽然居纽的蒸汽汽车并不算完全成功的发明,但是这却是划分以人畜力为动力的传统运输方式与以内能转化机械能驱动的近代运输技术的重要节点,对于汽车的诞生与发展有着深远的意义。 

到了十九世纪初始,蒸汽机车的一个创举被英国的特拉维西克第一次运用到了铁路运输之中,。 

十八世纪二十年代中期,英国商人哥勒斯瓦底·达内利用蒸汽机试制一台能够同时乘坐18人的蒸汽公交车,车速已经能够达到19km/h,这也是最早投入公车运营的蒸汽汽车。

1831年,以蒸汽为动力的汽车在美国开始被用于传递货物,使得即使与格斯特相聚足有十五公里的切罗腾哈姆也可以将货物传递过去,这是蒸汽汽车作为运输工具的开始。

又过了三年,第一家汽车运输公司成立。蒸汽汽车配有一名驾驶员,可以承载数十名乘客,蒸汽锅也有人照料。然而这些汽车体积巨大,同样有着高大近十吨的车重,速度慢,故障多,容易引起事故。但是这样的运营模式却为后来汽车的发展提供了可行的依据。

蒸汽机的出现除了极大的加强了社会的生产力,对于汽车行业的意义就是让人们第一次发现了“汽车”这样一件工具对于日常生活的便利,同时让汽车技术进一步发展,燃起了大量的人们对于汽车研究的热情,为汽车行业的兴盛保证了良好的根本条件。

1.3内燃机汽车的问世与发展

1.3.1内燃机的工作原理

这种内燃机的工作原理是:通过进气口吸入空气,使其与燃料混合,在燃烧室中压缩并将混合气点燃,燃烧产生热量推动作功,燃烧后产生废气,从排气口排出。进气、压缩、做工、排气四冲程这些是按照一定的行程顺序连续进行的。

参考文献

【1】   于秀敏,杨世春,高莹。降低汽车发动机排放的技术【J】.汽车工程,2005,(5):445-450.

【2】   祝刘洪。汽油机缸内直喷技术的研究现状及发展方向【J】.现代机械,2009(8)

【3】   杨世春,李君,李德刚.缸内直喷汽油机技术发展趋势分析[J].车用发动机,2007(5):8~13.

【4】   周华,张晓辉,韩玉环,汽油机缸内直喷稀薄燃烧技术(GDI)[J].客车技术与研究,2007(4),28~30。

【5】   武和全,姜水生,高国珍,汽油机缸内直喷的研究现状与发展[J].江西能源2005(3)9~30

【6】   毛立伟,何邦全,直喷汽油机多孔喷油器的喷雾特性研究【D】.动力机械及工程2008(6)

【7】   尉庆国,王艳华,刘新华,李波。缸内直喷汽油机多孔喷油器喷雾特性试验研究【J】车用发动机2012(10)

【8】   Fuel Spray Dynamic Characteristics of GDI High Pressure Injection System【J】 Chinese Journal of Mechanical Engineering,2012(3)

【9】   崔海港,直喷汽油机喷油器喷雾定容测试系统的研究【D】吉林大学2011(5)

【10】  丁红元,刘芬,黄荣华,王兆文,李智。直喷汽油机多孔喷油器喷嘴内部流动数值模拟【J】农业机械学报2013(3)

【11】  李之华,何邦全,赵华。直喷汽油机多孔喷油器喷油过程的数值模拟【J】内燃机学报2012(5)

【12】 A.D.Gosman, E.Iosnnides. Aspects of computer simulation of liquid-fueled combustors.【J】 AIAA Paper. 1981(18): 323~350.

【13】  J.K.Dukowicz. Quasi-steady droplet change in the presence of convection.【J】 Informal Report Los Alamos Scientific Laboratory. 1979.

【14】  Costa M ,Lorio B ,Sorge U,et al.Assessment of a numerical model for multi-hole gasoline sprays to be employed in the simulation of spark ignition GDI engines with a jet-guided combustion mode[C].SAE paper 2009(1)

【15】  王燕军,王建昕,帅石金,GDI汽油机喷雾模型的改进和数值模拟[J]清华大学学报(自然科学版)2002,42(8)1110-1112


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