使用Spraytec激光衍射系统对喷油器进行表征

喷油器系统产生的燃料液滴的大小在控制燃烧过程的效率和有害排放物的产生方面起着核心作用。当液滴尺寸减小时，氧气的可用表面积增加，从而优化燃烧过程并减少排放。

因此，喷油器的设计和控制对于当今先进的发动机来说是至关重要的，它可以在最大限度地减少油耗和排放的情况下获得最佳的功率输出。

燃油喷射系统

喷油器是由电磁阀打开的弹簧加载针阀。当电流流过线圈时，阀在弹簧压力的作用下打开。脉冲宽度（即阀门保持打开的时间）由发动机控制单元（ECU）确定。ECU根据所需的发动机负载设置脉冲宽度，范围从怠速时低于1毫秒（毫秒）到高负载时高于20毫秒。

在脉冲期间，通过注入器的流量高达500厘米/分钟。在直喷发动机中，喷油器的位置使混合燃料直接喷入燃烧室。当燃料通过喷油器的孔板时，燃料的动能被用来在孔板的另一侧引起雾化。因此，当节流孔入口侧的压力增加时，出口侧的液滴尺寸减小，从而增加燃烧过程的效率。

特征使用激光衍射技术对燃料喷雾剂进行雾化处理

评估喷油器系统产生的颗粒尺寸要求极高。激光衍射技术为雾滴尺寸的评估提供了一种灵活、快速的方法。然而，传统的激光衍射系统通常允许500 Hz左右的数据采集速度（每2毫秒测量一次），并且不能提供注入器研究所需的时间分辨率。

这个莫尔文PanalyticalSpraytec是专门为测量喷雾而设计的，扫描速率可达2500hz(每0.4 msec测量一次)。这样就可以获得每次注入器触发的信息。

案例研究-中喷射器的测量使用Spraytec激光衍射系统

使用Malvern Panalytical Spraytec衍射系统测量了标准生产型直接注射系统的输出作为注射压力的函数。

实验装置

本例中使用的实验设置如图1所示。Spraytec系统集成在一个定制设计的密封系统中，发射机和探测器系统之间的距离为500毫米。

该系统配备了一个200毫米的镜头，允许以2500赫兹的采集速率检测1400微米大小的粒子。欧洲杯猜球平台光学元件采用空气净化保护，从而防止在测量过程中燃料沉积在系统上。

图1所示。用于测量喷油器液滴尺寸的Spraytec设置。在这种情况下，可以将喷油器放置在距离测量区域不同的位置。

粒径与压力的关系

图2显示了在3bar压力下喷射器运行时，颗粒尺寸随时间的变化。这可以方便地概述喷射器的行为，并允许评估喷射器输出的重现性。

每个注入脉冲被激光传输的下降和增加测量颗粒大小在这种情况下,Dv10(大小低于材料存在的体积的10%),Dv50(粒度中值)和Dv90(大小低于材料存在的体积的90%)。结果表明，细颗粒仍然停留在每个脉冲之间的测量区域，因此传欧洲杯猜球平台输不能返回100%。

图2。显示Dv10、Dv50和Dv90在商用喷油器系统点火期间演变的时间历程。在这种情况下，注入脉冲宽度设置为2ms。

图3显示了3bar注入压力下索特平均直径(D[3,2])与6bar和9bar注入压力下观察到的索特平均直径的对比。正如预期的那样，颗粒尺寸随着注入压力的增加而减小。

图4更清楚地显示了这一点，其中显示了每个注射压力下的平均粒径分布。颗粒尺寸的减小与发动机运行期间燃烧效率的提高有关。

图3。对喷射器系统重复点火时在不同喷射压力下观察到的颗粒尺寸进行比较。

图4。各注射压力下获得的平均粒径分布。这些平均值在每次实验结束时由Spraytec软件自动计算。

高浓度的测量

上述测量方法适用于浓度相对较低的喷射器系统。由于多次散射引起的误差，一些喷油器产生的喷雾浓度高到足以干扰衍射测量。然而，这是自动修正的Spraytec使用专利多重散射模型的软件，允许在极高的喷雾浓度下进行测量。

多重散射的重要性示例如图4所示。这说明了单个喷油器脉冲期间中间液滴尺寸的演变。正如预期的那样，在脉冲开始时，液滴浓度迅速增加至其峰值，之后逐渐减少至零。

相应地，液滴的中位尺寸(经多次散射校正)在最高浓度时最大，这与这种情况下液滴形成的力学是一致的。相比之下，未经校正的结果表明，液滴尺寸在事件开始时是最大的，并随浓度(指示喷嘴上的负载)而减小。这种误差可直接归因于多重散射条件，在这种条件下，随着浓度的增加，液滴的散射会人为地降低结果。

图5。高浓度喷射器系统单次点火记录的时间历程。当不考虑多重散射的影响时(蓝色曲线)，尤其是在高浓度时，会出现明显的误差。

结论

燃油喷射系统产生的液滴大小和大小分布是汽车发动机效率和排放输出的一个重要参数。激光衍射技术为测量不同喷射器系统产生的液滴尺寸提供了一种可靠的方法。

快速数据采集、净化光学和专利的多次散射算法的结合，使莫尔文PanalyticalSpraytec非常适合于从喷油器中测量液滴大小时遇到的要求。这有助于更好地理解喷雾动力学和定义发动机效率的重要因素。

这些信息已经从Malvern Panalytical提供的材料中获得，审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问莫尔文Panalytical．