噴油嘴內流特性與噴霧特性研究及結構優化

張俊紅，李晨陽，裴國斌，李哲華，王西博，林杰威

（1.天津大學 內燃機燃燒學國家重點實驗室，天津 300354；2.天津仁愛學院 機械工程系，天津 301636）

0 概述

噴油嘴是柴油機噴油器的關鍵偶件，其內部流動性能和噴霧特性對柴油機燃油噴射系統性能和缸內燃燒的質量起決定性作用。在噴油器工作過程中，噴油嘴內部由于壓力的變化可能會發生空化現象，燃油的空化現象在增大噴油嘴出口處的噴霧錐角的同時降低流動效率［1］。此外噴孔內空化氣泡的生成和潰滅會引起噴油嘴的空蝕，從而影響噴油器的壽命和可靠性［2］。文獻［3］中研究表明，空化現象造成的壓力波動會引起噴孔內燃油壓力的不均勻分布，從而影響循環噴油量的一致性。因此減輕空化現象對于提升噴油嘴流動性能及其可靠性有重要意義。而燃油的霧化更是直接決定了缸內混合氣的品質從而影響柴油機的燃燒和排放過程［4］，因此改善噴油嘴的霧化性能同樣具有重要意義。

近年來，許多學者對噴油嘴的燃油流動、空化特性及噴霧特性開展了深入的研究，由于噴油嘴特征尺寸較小，流動速度及壓力高，使得通過試驗測試噴油嘴內部流動性能難度較高［5］，大多數學者利用數值計算方法對噴油嘴性能進行分析。文獻［6］中利用MATLAB/Simulink 軟件，對噴油器進行了一維仿真分析，研究了旁通油孔直徑、進/出油孔直徑等結構參數對噴油特性的影響。一維仿真不能反映噴油嘴內部流場的變化及空化現象的產生機理，存在一定的局限性，對噴油嘴進行三維流場仿真非常必要［7］。……