摘要：在高几定容容器中，通过白光测试系统来研究GDI喷油器喷雾在高喷射压力35MPa下背压和背温对其喷雾角和喷雾贯穿距离的影响。研究结果表明：在高喷射压力下，喷雾角随着背压的升高而呈现微弱的减小趋势，而随着背温的升高喷雾角的减小趋势比较明显。喷雾的贯穿距离随着背压的升高有明显减小的趋势，随着背温的升高喷雾的贯穿距离也在减小，当背温升高到一定程度时，喷雾贯穿距出现停滞增长现象。当背温和背压都比较高时，喷雾贯穿距在1.0 ms以后会出现加速增长的趋势。

    随着汽油消耗的增长以及中国在尾气排放强制性规定方面越来越严格，传统的进气道喷射汽油机已经跟不上时代的需要，缸内直喷汽油机在燃油消耗量上以及尾气排放上的优势已经越来越受到各大汽车厂商的重视。GDI汽油机喷油器的喷雾特性直接影响到发动机的动力性、经济性和排放性。本文对于高喷射压力下喷雾特性的研究为GDI汽油机的研究提供理论依据。国内外对GDI喷雾特性的影响因数展开了大量的研究：何邦全等通过长距显微镜和高速摄影相结合的方法，研究了单孔直喷汽油喷油器喷孔下方1.5 trim内的近场喷雾特性，研究所用喷油器压力较低。李雁飞等在定容弹中，利用高速摄影和相位多普勒粒子测试技术（PDPA）研究了喷射压力、背压和喷射脉宽对汽油直喷（GDI）发动机多孔喷油器喷雾特性的影响，包括喷雾贯穿距、粒度和速度特性，虽然该文对喷雾贯穿距有所涉及，但是主要是研究喷射压力对喷雾贯穿距离的影响，并未研究对喷射角的影响。程强等研究了喷孔结构对于GDI喷油器的喷雾特性的影响。蒋晨龙等利用纹影法研究了在16 MPa喷射压力下不同环境背压和喷油规律下直喷喷油器的喷雾特性，李秀海研究了燃油温度对喷雾特性的影响，研究的影响因素较单一。从上面的研究可以看出国内外研究的喷油器喷射压力大部分集中在15 MPa左右，对于更高的喷射压力喷雾特性研究较少。本文从实际研究需要出发，研究了35MPa喷射压力下直喷喷油器喷雾特性。

    1 试验系统及测试工况
    1.1试验测试系统原理
    白光测试系统见图1。此系统主要包括燃油供给系统，环境气体背景压力控制，燃油温度控制，图像采集及后处理5大部分。利用高压氮气瓶连接蓄压器来保证燃油的喷射压力，利用恒温水箱连接喷油器的外围水套保证每次喷射燃油的温度不变，利用真一空泵连接高压定容容器来控制环境气体背景压力的变化。图像采集及后处理部分由CCD相机、信号增强器、信号发生器、计算机及喷油器驱动组成。

    喷油器喷雾白光成像测试时，喷油器安装在测试压力容器顶端，白光光源从容器一侧照亮喷雾，ICCD（配有信号增强器）相机从另一侧进行拍照捕捉喷雾图像，通过信号发生器DG645来控制光源、相机和喷油器的同步。按照之前得到的工况点，进行不同时刻条件下喷油器喷雾白光成像的测试。
    测试时，从喷油器开始出油为0时刻进行拍摄，拍摄时刻为每隔0.1 ms A S01直到喷油结束。
    1.2喷雾贯穿距离喷雾角计算方法
    如图2所示，根据SAE J2715标准，多孔喷嘴的喷雾外轮廓边缘到喷孔竖直距离5 mm和15 mm的4个点所确定的线段AC和BD的夹角0即为喷雾角（喷雾角的测量时刻断油前0.2 ms），某个时刻喷嘴到喷雾外轮廓最远点的垂直方向距离即为贯穿距L。

    1.3测试工况及喷油器
    本文利用正庚烷（100%）作为燃料试验工况，见表1。正庚烷的物理属性见表2。喷油器安装在高压定容容器的顶部，利用蓄压器来提供稳定的喷射压力，利用恒温水槽精确控制燃油的温度。喷油器采用德尔福六孔喷油器来进行试验，其外形如图3所示。





    1.4喷油器驱动参数
    在测试之前，采用示波器（记录仪）记录喷油器响应电流波形，用于测试喷油器响应参数，如图4所示，图4a为测试使用的电流曲线，图4b为从喷油器供应商处查询得到的控制参数。由图4可以看出驱动参数数值皆与查得的数值相近，可用于测试。

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