Abstract
本文主旨在探討汽油直噴式引擎(GDI)之高壓噴嘴的噴射角度及活塞位置對汽缸內噴霧特性的影響，包含了噴霧粒子之粒徑大小、粒徑擾動、速度與速度擾動之分布情形。高壓噴嘴之霧化特性在汽油直噴引擎中扮演極重要的角色，因此本文先進行此高壓噴嘴在靜止大氣下之性能測試，以便對於此噴嘴之霧化特性有ㄧ先前的了解。在直噴引擎汽缸內之實驗中，實驗的參數為三組噴嘴噴射角度(36.5°、41.5°、46.5°)、三種模擬引擎運轉時所對應之噴油週期(1.5ms、2.7ms、3.5ms)、十個不同的活塞高度(Y＞40 mm)及兩種活塞頂冠形狀，期望能在眾多之操作模式下歸納有利於燃燒的性能指標。 實驗結果顯示，此一高壓噴嘴之霧化模式為類似中空式噴嘴，量測結果顯示，噴霧之最小粒子區域並非落在噴霧結構中心線上，而是位在噴霧中心與噴霧錐面之間。而在Y<50 mm之噴霧粒子呈現出高速度且粒徑分布較廣的趨勢，且這些高速大粒徑範圍的粒子正好位於噴霧錐面與中心噴霧上，在粒徑與速度平面分布圖呈現出三個尖端的趨勢形態。而在Y>100 mm時，由於噴霧中心處之粒子速度梯度較大，故在噴霧結構中心處發生了粒子碰撞再結合現象，導致粒子平均粒徑呈變大的趨勢。 在汽油直噴引擎之缸內流場研究中，噴嘴擺設的位置與噴射角度對汽缸內流場形態有明顯的差異性存在。實驗結果顯示當噴嘴噴射角度為30°∼50°時，不論是在壓縮噴射衝程(late injection)或是在進氣噴射衝程(early injection)都具有較佳之流場形態，而活塞頂冠幾何形狀的設計，在壓縮噴射衝程中翻滾氣流強度更扮演著重要的角色。在汽缸內流場之PDA光學量測實驗中，本實驗成功攫取到汽缸內噴霧流場訊號，但由於此汽缸內流場量測相當耗時，故本文只對一組操作條件下行量測分析，確立了PDA光學儀器運用於引擎汽缸內兩相流場研究之可行性。