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维普资讯 国 外 内 燃 机 2005年第 5期 喷孔形状对柴油机燃烧的影响 【瑞典】 BergstrandP 摘要：柴油机燃烧和排放的形成受燃油喷束形成和混合过程 的支配。喷束形成主要取决于喷油 系统及其用途，即喷射对策。由于未来排放法规将集中于急速 降低诸如NOx和颗粒等的排放 ，因此 ， 喷束形成和喷油系统显得格外重要 。在过去的几年 中，电控喷油系统和高喷油压力的采用 已使燃油 耗得到降低 ，并达到 了排放法规 的要求。为了获得更高的喷油压力，需要从发动机提供更多的能量 ， 也就是增加 了附加损失。现今制造技术的发展使得在喷油嘴上加工不同形状的喷孔成为可能，包括 很小的孔径 、大的进 口圆角以及最新的在喷嘴上加工几排喷孔和锥形孔。在相同的喷油压力下，不 同 形状的喷孔可使排放降低，即在不增加附加损失的情况下降低排放 。于是燃油耗与排放之间有可能 得到更好的折衷 。利用一台重栽单缸发动机 ，在喷油压力相 同的条件下，研究了5种具有不同喷孔形 状的喷嘴对排放和燃油耗的影响。为了设法进一步辨别喷孔形状的影响，将最小喷孔直径应保持恒 定不变。结果表明，与燃油流量大的喷孔形状相比，燃油流量小的喷孔形状能获得较低的燃油耗和排 放。与具有圆柱形喷孔的基准喷嘴相比，倒锥的(渐扩的)喷孔形状产生较低的排放，而且燃油耗也较 低。并且 已表明经5O HE研磨的喷孔在燃油耗方面比正锥形喷孔更为有利。 关键词 ：柴油机 燃烧 喷孔 燃油耗 排放 1 前言 的喷孔可以减少碳烟排放[5]。小直径喷孔具有较低 的燃油流量 (流通面积较小)和相对较长的火焰发射 提高喷油压力的趋势已使碳烟排放和燃油耗得 长度[3]，也具有较高的混合速率(混合时间较短)(式 到降低 ，但NO 排放稍有增大。喷油压力高时喷油 (2))。文献[3]表 明，喷孔直径从 0．23mlTl减小到 速率增大。这意味着更多的燃油喷入较早，对于一 0．1miTt，火焰发射长度相对增加约 2倍 。这导致更 定的油量(发动机负荷)而言，喷油持续时间缩短，这 稀薄和汽化的喷束 ]，在燃油耗下降的同时，产生较 对降低燃油耗是有利的，而且更多的碳烟能在更好 少的碳烟 ，但 NO 排放较多[5]。 的条件(长时间在高温下)下氧化，缺点是NO 排放 将会增大 。为了降低NO 排放，以满足法规限制的 排放标准，以牺牲燃油耗为代价 ，推迟 了喷油过程。 混合时间。C吾√ ) 由于喷油压力较高，使喷油速度提高 (式 (1))，导致 式中 ——喷孔直径 空气被更好地利用。只要对燃烧室进行优化，运动 紊流强度和火焰发射长度增大 q]，就能提高混合 U～—喷油速度 速率，形成更为稀薄和汽化的喷束 ]，进一步降低碳 pF——燃油密度 烟排放。 P——空气密度 较小直径的喷孔 (流通面积减小)使燃油流量减 u — c。× ／2× L二 (1) 少 。也已发现，随着喷孔直径减小，流量系数也减 IDF 小 。这就产生了增加喷嘴上喷