火花點(diǎn)火直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噴霧和燃燒過程分析

壓縮天然氣（CNG）被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的替代燃料，并可能是火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)（SI）最干凈的燃料。CNG的高辛烷值允許高壓縮比，熱效率較高，且可獲得較低的排放。SI的直噴式（DI）技術(shù)顯著提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率，并減少了用于控制的節(jié)流閥使用。在低負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速條件下，DI通過分層控制仍然可以使發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣就可以使用極其稀薄的空氣-燃料混合物，從而降低燃油消耗。對(duì)于采用DI技術(shù)與CNG燃料的SI發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，必須要研究DI壓縮天然氣的噴霧過程、點(diǎn)火概率、燃燒傳播過程。研究中，燃燒室是用可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建造的。CNG是利用汽油直接噴射（GDI）的噴射器噴射入燃燒室，并由噴射器附近的火花塞點(diǎn)燃。噴射器和火花塞的緊密排列，壓縮天然氣分層充氣后，火花塞進(jìn)行放電點(diǎn)火。CNG噴霧過程和燃燒傳播過程通過數(shù)字圖像記錄并分析。

噴霧顯影過程由一個(gè)增強(qiáng)型CCD使用紋影攝像方法記錄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，噴嘴貫穿力明顯受噴射壓力影響。對(duì)于注入氣態(tài)燃料，因?yàn)闆]有相比于液體燃料的蒸發(fā)過程，因此環(huán)境溫度對(duì)噴霧貫穿力和噴霧角度不再有明顯的影響。在相對(duì)較高的環(huán)境壓力條件下，注入的CNG都以很低的速度軸向和徑向噴出。

刊名：Mathematical and Computer Modelling（英）

刊期：2013年第57期

作者：Yu Liu et al

編譯：李曉娜