汽油缸内直喷（GDI）带头机喷油器直接正在燃烧室中喷射燃油并造成羼杂气，其燃烧和排放正在很大水平上依赖喷油器形态和燃油喷射质地。因为不断表露正在缸内高温高压的

汽油缸内直喷（GDI）带头机喷油器直接正在燃烧室中喷射燃油并造成羼杂气，其燃烧和排放正在很大水平上依赖喷油器形态和燃油喷射质地。因为不断表露正在缸内高温高压的要求下，喷油器正在带头机运转进程中会慢慢发生积碳，形成喷油流量耗损和喷雾质地降落，影响缸内羼杂气造成和燃烧，进而导致颗粒物排放恶化。本期推文笔者通过去除积碳喷油器的尖端积碳，并与清洁喷油器相比拟，分解了GDI 喷油器去除尖端积碳前、后对喷油器尖端燃油吸附、带头机缸内燃烧和颗粒物排放的影响。

笔者基于GDI单缸带头机光学测试台架展开试验，图1为光学带头机台架试验体例示意。光学机实体和高速相机拍摄视场周围如图2所示。周详带头机参数睹原文[1]。为分袂出喷油器积碳对燃烧的影响，本文试验中光学机应用自润滑性原料并局限喷油压力、喷油时期和焚烧时期等参数一概。光学带头机测试分歧应用了一只清洁喷油器和一只积碳喷油器，测试喷油器共有5个阶梯式喷油孔。图3为测试喷油器的尖端外观图像，此中图3a为清洁喷油器外观，图3b为积碳喷油器未去除尖端积碳外观，图3c为积碳喷油器去除尖端积碳后外观。

表1为光学带头机测试工况。测试进程中，通过适应安排喷油脉宽，使全盘测试工况均为化学计量比燃烧，均匀指示压力(IMEP)为0.35～0.36 MPa。

应用Photron SA X2高速相机为彩色相机，所拍摄的缸内燃烧图像由红(R)、绿(G)、蓝(B)共3个通道的单色灰度图合成。带头机缸内燃烧进程中的黄色火焰通常由碳烟的黑体辐射发生，且辐射强度(火焰亮度)近似与碳烟体积分数呈正比，于是可能通过对提取的黄色火焰亮度新闻举办统计，分解取得缸内碳烟体积分数相对巨细。其它，还欺骗高速相机正在定容燃烧弹中对喷油器喷油已毕后尖端外观燃油液滴吸附情状举办了拍摄。黄色火焰提取和喷油器尖端燃油吸附面积提取等详睹原文[1]。

图4为区别喷油压力下喷油器尖端燃油液滴吸附情状。可知区别喷油压力下，积碳喷油器的尖端吸附液滴像素数均光鲜高于清洁喷油器。正在去除积碳喷油器的尖端积碳后，尖端燃油吸附量光鲜删除。看待积碳喷油器，去除尖端积碳后，燃油吸附均匀像素数正在喷油压力为10 MPa 和20 MPa 下分歧删除78%和86%，证明积碳喷油器喷油时尖端积碳会形成光鲜的燃油液滴吸附填补。这也许由以下两个方面的要素联合导致：(1)喷孔内的积碳形成近场喷雾性格的调换，如填补正在喷孔出口处发生大液滴的概率；(2)比拟于滑润的金属外观，积碳的众孔松散组织正在喷油时更容易吸附燃油。其它，带头机正在实践运转进程中，因为积碳笼盖正在喷油器尖端外观(图3b)，传热性较差会使得喷油器顶部的温度降落，倒霉于吸附燃油的蒸发。将喷油压力从10 MPa 普及至20 MPa，积碳喷油器正在去除尖端积碳前、后的燃油吸附量均有所消重，这是因为升高喷油压力填补了喷油时的燃油流速，燃油液滴动量更大，且流经喷孔出口时停止功夫更短，减小了被积碳吸附的概率。

图5为部门代表性测试工况的缸内压力和放热率弧线。与清洁喷油器比拟，积碳喷油器的放热率滞后，缸内压力峰值消重，填补喷油压力可能缓解积碳对缸内燃烧的负面影响，喷油压力为20 MPa 比拟10 MPa 的放热率有所提前，且缸内压力填补，然则将喷射计谋改为双喷反而进一步推迟了放热，消重了缸内压力。积碳喷油器去除尖端积碳后，缸内压力和放热率弧线万分靠近清洁喷油器的结果，仅有微小降落和推迟。单喷计谋下，各测试工况下缸内压力和放热率的改变与喷油器尖端燃油吸附量的改变秩序较为一概。因为喷雾大液滴和尖端吸附的发生更众发作正在喷油已毕、针阀落座阶段，于是双喷时填补的一次燃油喷射极大地填补了燃油液滴吸附的概率。喷油器尖端吸附的燃油会正在缸内燃烧进程后期发生黄色扩散火焰，这是导致放热率推迟、缸内压力消重的紧要原由。

对缸内燃烧的黄色火焰图像举办提取，并基于每张图片中各像素点亮度(R 通道灰度值)举办乞降均匀即可取得黄色火焰的统计信号强度[1]。图6示出喷油压力为10 MPa 下清洁喷油器、积碳喷油器和去除尖端积碳喷油器的均匀黄色火焰信号强度。火花塞焚烧时期为-20° CA ATDC。清洁喷油器的黄色火焰紧要浮现正在缸内燃烧中期，均匀信号强度峰值极低，约为15° CA ATDC，紧要是来自燃烧室中少量、随机的限度浓区；积碳喷油器去除尖端积碳前、后的黄色火焰紧要浮现正在缸内燃烧后期，均匀信号强度峰值均约为30° CA ATDC，紧要来自喷油器尖端吸附燃油的扩散燃烧。喷油器正在有尖端积碳情状下的黄色火焰信号强度高，不断功夫长，正在80° CA ATDC 时仍可窥察到较为光鲜的黄色火焰。去除尖端积碳后，缸内燃烧黄色火焰信号强度峰值光鲜消重，但仍高于清洁喷油器。

区别喷油压力下的均匀黄色火焰信号强度如图7所示。因为清洁喷油器喷油时的燃油吸附量向来就很低，填补喷油压力对其影响不大(图4)，于是区别喷油压力下的均匀黄色火焰信号强度没有太大区别(图7a)，且峰值都很低。图7a中，正在燃烧初期(火花塞焚烧后)也浮现一个黄色火焰信号强度峰值(图6中也浮现，但由于后期信号强渡过高而不越过)，紧要浮现正在火花塞电极邻近，也许来自于电极放电所导致的燃料的碳化，正在焚烧后短姑且间内发生并连忙没落。图7b中，喷油压力为10 MPa和20 MPa下，正在燃烧后期积碳喷油器尖端燃油吸附所发生的黄色火焰都很光鲜，均匀黄色火焰信号强度也光鲜高于去除尖端积碳后的结果。更高的喷油压力有利于删除尖端燃油吸附(图4)，于是喷油压力为20 MPa下积碳喷油器正在去除尖端积碳前、后的黄色火焰信号强度比拟10 MPa都更低。看待积碳喷油器，去除尖端积碳后，黄色火焰信号强度峰值正在喷油压力为10 MPa和20 MPa下分歧消重74%和85%。

图8为区别喷油次数(单喷和双喷，喷油压力为10 MPa)下的均匀黄色火焰信号强度。因为测试工况均正在进气行程早喷且避免了喷雾撞壁，双喷对清洁喷油器的羼杂气造成质地险些没有刷新，与单喷比拟，缸内燃烧进程中的均匀黄色火焰信号强度没有太大改变(图8a)，且峰值都很低。但看待积碳喷油器(图8b)，因为存正在光鲜的尖端燃油吸附，且两次喷射比拟于单次喷射填补了一次发生吸附的时机，表面上燃油吸附量也会填补，从而发生更众、更光鲜的黄色火焰，这与图8b中的结果特殊适应。积碳喷油器正在去除尖端积碳前，双喷时的均匀黄色火焰信号强度比拟于单喷光鲜填补。去除尖端积碳后，尖端燃油吸附会光鲜删除(均匀黄色火焰信号强度也光鲜消重，峰值强度删除了约93% )，但已经存正在，这是因为喷孔内部积碳依旧会形成近场喷雾性格的调换，只是尖端金属外观上燃油不易吸附或较易蒸发。于是去除尖端积碳后，双喷依旧会必定水平填补尖端燃油吸附，导致均匀黄色火焰信号强度的略微填补。

其它，喷油器积碳形成的黄色火焰漫衍情状、排气颗粒物粒径漫衍及数目浓度等新闻参睹原文[1]。

(1)清洁喷油器喷油时的尖端燃油吸附特殊少；尖端积碳会明显填补燃油喷射时的尖端燃油吸附，燃油喷油压力从10 MPa 填补至20 MPa 可能部门消重尖端吸附量；积碳喷油器正在去除尖端积碳后，尖端燃油吸附量大幅消重78%～86%。

(2)缸内黄色火焰信号强度随燃烧进程的举办表现两个阶段的峰值；对积碳喷油器，第一峰值正在燃烧初期的火花塞电极边际，第二峰值正在燃烧后期的喷油器顶部邻近；第二峰值紧要来自尖端吸附燃油带来的扩散燃烧，并使得放热推迟、缸内压力消重，正在低喷油压力、双喷要求下尤为越过。

[1]张文彬,张 周,马 骁,等.喷油器积碳对直喷汽油机燃烧和排放的影响[J].内燃机学报,2021,(06):488-497.

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