閃急沸騰噴霧是一種極具潛力的燃油噴射方式，在內燃機工程方面，閃急沸騰噴霧可以極大地改善諸如初始噴霧錐角、初始索特平均直徑(SMD)、噴霧蒸發速率、噴霧貫穿度以及充分發展段噴霧稠密區寬度等噴霧特性參數，從而改善燃油和空氣的混合過程。
基本介紹
- 中文名：閃急沸騰噴霧
- 領域：汽車
工業套用,原理,研究展望,
工業套用
所謂閃急沸騰，即瞬時沸騰，該現象廣泛存在於自然界及工業各領域,如可以作為一種多級脫鹽方法(Multi-StageFlash Distillation)用於海水淡化;閃蒸也被用來改善釀酒的質量;在製紙工業中利用閃蒸快速乾燥紙張;在地熱能的利用上,常利用閃急沸騰產生蒸汽帶動汽輪機做功;而在輕水反應堆上也有閃急沸騰現象,不過在安全運行中要極力避免這種情況;在車用發動機領域提高霧化質量,改善燃燒過程,提高熱效率,降低發動機排放;在航空發動機上,採用燃油冷卻發動機,提高燃油溫度極限可以有效地提高熱沉增加冷卻能力。
原理
GDI汽油機多使用高壓共軌系統和多孔噴油器,在噴霧過程中會遇到空化和閃急沸騰現象。噴霧好壞直接影響燃燒過程進而決定發動機的性能。合理利用閃急沸騰可以促進霧化,閃急沸騰噴霧具有霧化快、液滴小、蒸發快、貫穿距離短的優點。
閃急沸騰(又稱閃蒸沸騰)噴霧,根據產生方式不同可以分為過熱閃急沸騰噴霧、減壓閃急沸騰噴霧(溶氣閃急沸騰噴霧)，圖1.1,1.2為這兩種閃急沸騰噴霧發生原理的示意圖。
1、1'為燃油壓力,2'、4為燃燒室壓力。對於傳統噴射過程1-2'燃油運行在過冷的穩定狀態;而對於過熱閃急沸騰，燃油離噴嘴以後由於燃油溫度大於燃燒室壓力對應的飽和溫度,燃油過熱其狀態處在非穩定區,當壓力降到過熱極限(3點)以下時,燃油內部將不斷產生氣泡、生長,由於氣泡的破碎或淸滅對噴霧結構造成重要影響。減壓閃急沸騰其原理類似,差別只是燃油過熱的原因是外界壓力的降低,如圖1.2中溫度T
圖1.2 減壓閃急沸騰噴霧原理示意圖
研究展望
由於閃急沸騰噴霧具有進一步提高發動機燃油霧化和混合氣質量的潛能，所以閃急沸騰研究在科學層面上具有普適的基礎科學意義，在內燃機界尤其具有重要的學術意義和廣闊的套用前景。國內外學者們圍繞著閃急沸騰噴霧的發生條件、氣泡生長規律、霧化機理以及對發動機性能的影響等方面做了大量試驗及模擬研究。
當前對閃急沸騰噴霧霧化機理認識仍十分有限,而GDI汽油機中閃急沸騰噴霧又有其自身的特點,相關研究仍處在起步階段。進一步深入研究氣泡行為對霧化的影響,建立準確的霧化準則,發展有效可靠的仿真模型,總結和完善閃急沸騰噴霧對發動機實機運行的影響,合理套用閃急沸騰噴霧快速混合的特點將是未來需要解決的問題。
