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通过对燃烧相关指标分析表2的圆柱喷孔(喷油器5)和Ks喷孔(喷油器3)的差异,图3显示了所有测试点的着火延迟,其中着火延迟定义为喷油时刻至燃烧放热量累积5%这段期间对应的曲轴转角。
从图3中可以看出,Ks孔喷油器的着火延迟比圆柱孔喷油器的着火延迟要短。
这是由于Ks孔的流量系数较高,空化的可能性较小,从而增强了喷射燃料的雾化稳定性,使燃油雾化质量提升,从而改善缸内空气与燃油的混合效果,放热始点提前。
图4为发动机在相同喷油正时下改变燃油喷射压力时两个不同喷孔形状的喷油器在1147r/min、50%负荷工况下的缸内压力和放热率对比。
Ks孔喷油器导致较短的着火滞燃期使燃烧始点提前,从而增加压力升高率。但由于预混燃烧程度较低,导致放热速率的峰值较低。喷射压力增加能改善空燃混合,带来更高的放热率峰值。
图5显示了在1147r/min、50%负荷下两种喷油器在不同SOI下的发动机性能。与圆柱孔相比,Ks孔在恒定SOI和喷射压力下指示燃油消耗率(ISFC)较佳。
这主要是因为当燃料转换效率提高时,发动机维持相同的功率输出所需的燃油喷射量减少,从而过量空气系数较高。还可以看到较高的过量空气系数和较早的燃烧有助于降低排气温度。
Ks孔喷油器中更快速的燃烧导致更高效的燃油转化和更低的传热损失,最终Ks孔喷油器比圆柱孔喷油器的指示热效率平均提高了1.6%。