進氣歧管燃油噴射系統的空氣輔助噴射系統試驗研究

進氣歧管燃油噴射系統的空氣輔助噴射系統試驗研究

在現代乘用車上多采用進氣歧管燃油噴射系統，該系統最大的優勢在于其是一種低壓燃油噴射系統、設計簡單，同時還具有較高的成本效益。但是，進氣歧管燃油噴射系統存在噴霧濕壁的問題，而缸內直噴技術可以克服上述問題，且由于較高的燃油噴射壓力，還使其具有較好的燃油霧化特性。但是，該系統也存在缺點，其需要構建一個涉及到高壓泵、卸壓系統、燃油過濾系統、高壓燃油管路和燃油噴射器的高壓回路。新開發出的空氣輔助噴射系統可與低壓噴射系統協同工作，同時保持缸內直噴技術所具有的優勢。通過計算流體力學仿真方法分析了不同參數對這種新的進氣歧管燃油噴射系統噴霧特性的影響，并通過一個穩態試驗對仿真結果進行驗證。

所開發出的新噴射系統是將空氣輔助噴射系統與燃油噴射系統相結合。系統共存在兩個噴油嘴：一個主要用于噴射燃油；另一個主要用于噴射空氣。兩個噴油嘴通過一個空腔進行連接，燃油和空氣在此空腔中混合。在進行計算流體力學仿真時，采用離散型多相流動湍流模型，在該模型中將氣體視為連續流動的面，每個面以液滴或氣泡的形式存在。模擬計算時，采用二階精度的中心差分格式計算，并分別設定空腔的壓強為0.1、0.2、0.4MPa。

為比較計算流體力學的計算結果，在穩態試驗裝置上進行穩態試驗。試驗裝置主要包含一個燃料箱，其在循環泵的作用下供給燃油。采用壓力釋放閥釋放過高的燃油壓力，并將過量的燃油輸送回燃料箱。采用壓力調節器維持燃油管路的燃油壓力。試驗時，將燃油濾清器置于燃油管路中。同時，將燃油流量表連接在燃油管路中以測量燃油消耗。試驗結果表明：①燃油噴射時間及噴射量對噴霧形狀產生較大影響；②空腔壓強對噴霧的貫穿特性及擴散特性也具有較大影響，這有助于減少HC的排放；③燃油噴霧中液滴的索特平均直徑（立方體折算成等體積球體后對應的直徑）為4～14μm，有利于燃油的蒸發與混合；仿真結果與試驗結果相匹配，誤差約為4%。

J.Sureshkumar et al.SAE 2015-01-0920.

編譯：王祥