試驗(yàn)設(shè)備和檢測(cè)方法

試驗(yàn)采用的噴射系統(tǒng)是轎車高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)，噴油器是一個(gè)單孔噴油器，由該噴油器噴射出來(lái)的是純Dodekan溶液。本試驗(yàn)是在近似內(nèi)燃機(jī)實(shí)際工作的條件下、在配備了各種光電檢測(cè)設(shè)備的壓力室中進(jìn)行的。Dodekan是一種碳?xì)浠瘜W(xué)溶液，適合于在PUREX化學(xué)反應(yīng)中提煉U和Pu時(shí)用作TBP的稀釋劑，其化學(xué)分子式為C12H26，熔點(diǎn)為-9.6℃，沸點(diǎn)為216.3℃，密度為0.7493g/cm3。

壓力室內(nèi)條件：

氣體溫度 T=800K

氣體壓力 P＝50bar

高壓共軌噴嘴壓力 P＝800～1350bar

微粒子定量板

激光光束

Nd：YAG Doppelpuls激光（λ＝532nm）

CCD攝像機(jī)攝取圖像

圖1 PIV燃油噴射激光粒子測(cè)速試驗(yàn)原理圖

試驗(yàn)結(jié)論

圖2所示的4張照片顯示了不同速度時(shí)刻燃油射束吸入空氣的情景（拍攝時(shí)間以共軌噴射系統(tǒng)噴射開(kāi)始時(shí)刻為準(zhǔn)）。通過(guò)圖片可以清楚地看出：在一開(kāi)始時(shí)，空氣被燃油噴射射束的尖峰向兩側(cè)排擠開(kāi)來(lái)，然后形成一個(gè)復(fù)回流區(qū)；在1400μs時(shí)，照片中清楚地顯示出燃油射束最大的噴射深度；在距燃油噴射尖峰幾毫米處，空氣被垂直地吸入燃油射束中，燃油射束的直徑在距噴嘴大約25mm的位置處仍有所增加。

圖2 空氣環(huán)繞的燃油射束，環(huán)境條件：氣體壓力＝50bar、氣體溫度＝800K、噴油壓力＝800bar、噴油量＝9mg、噴射孔直徑＝180μm

燃油射束含氣量的計(jì)算

在這些散射光激光照片中，可以根據(jù)明暗度不同的燃油射束輪廓確定含有很高霧化燃油微粒與周圍環(huán)境氣體的邊界，霧化燃油微粒與空氣的邊界可以用多項(xiàng)式來(lái)加以描述。假設(shè)燃油射束具有對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)軸線，則有可能利用分界表面函數(shù)的常數(shù)系數(shù)和燃油射束系數(shù)來(lái)計(jì)算燃油射束的含氣量。

圖4所示為不同時(shí)刻燃油射束空氣含量與噴油器噴嘴間距之間的關(guān)系。直到燃油射束尖峰達(dá)到復(fù)回流狀態(tài)時(shí)，隨著時(shí)間的增加燃油射束吸入的空氣量也在不斷增加。當(dāng)燃油射束達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)，燃油射束的含氣量達(dá)到最大飽和狀態(tài)，如圖4左側(cè)圖中t>1000μs時(shí)所示；當(dāng)燃油噴射壓力提高后，從圖4右側(cè)的圖中可以看出，燃油射束的吸氣能力和燃油射束尖峰距噴油孔的距離也大大增加，它同樣表示了不同時(shí)刻燃油射束最大的含氣量。

圖4 不同時(shí)刻燃油射束的含氣量，噴射壓力分別為800bar（左圖）和1350bar（右圖）

在激光粒子射束檢測(cè)區(qū)內(nèi)，當(dāng)燃油霧化過(guò)程沒(méi)有結(jié)束之前一直可以求得燃油射束的空氣含量。在相同噴油量的前提條件下，各種噴油壓力的燃油射束吸入的空氣量幾乎相同。由于霧化作用的時(shí)間較短，使得高壓燃油射束的空氣吸入受到影響，作為補(bǔ)充措施，可通過(guò)增加噴油量和增加進(jìn)氣量的方法來(lái)達(dá)到中等的空氣含量數(shù)值，本試驗(yàn)條件中化學(xué)燃燒所需的空氣量約占1/4左右。

（轉(zhuǎn)載）