正在利用中子研究燃料喷射器中这些造成损坏的气泡的形成

吹泡泡可能对孩子们来说很有趣，但对于工程师来说，气泡会破坏流体流动并损坏金属。

来自能源部橡树岭实验室的燃料，发动机和排放研究中心以及ORNL高通量同位素反应堆(DOE科学用户设施办公室)的合作者正在使用中子来研究这些造成损害的形成燃料喷射器中的气泡。

该团队正试图在汽油燃料喷射器的主体内部制造出有史以来第一次中子空化图像，这是导致气泡/气体形成的物理事件。8月，他们在HFIR的CG-1D光束线上进行了研究，该光束用于中子射线照相和计算机断层扫描，以非破坏性的方式研究燃料喷射器的内部结构。掌握了数据后，他们将深入分析图像，以确定空化的位置和时间。

“我们可以使用X射线测量燃料喷射器的喷雾，但在操作中对内部结构进行成像是非常具有挑战性的，”CG-1D的HFIR仪器科学家Hassina Bilheux说。

该团队由Eric Nafziger，Derek Splitter和来自FEERC / ORNL的Todd Toops领导的实验室指导研究和开发项目，研究了一种喷雾引导汽油直喷(SGDI)未改进的6孔进样器。SGDI系统是一种相对较新的技术，其被开发用于更精确地控制向每个汽缸的燃料输送并且允许降低汽油发动机中的燃料消耗。

“对于这些系统有很多不了解，因此需要学习很多东西，”Toops说。“我们的工作重点是确定空化事件的时间和位置 - 研究能够看到空化作用的喷射器。”

空化事件是在喷射器中形成气泡时，破坏喷射模式并最终使喷射器材料性能恶化。

“中子非常适合这项研究，因为它们对燃料中的氢原子具有高度敏感性，并且与喷射器的金属部分相互作用很小，”Bilheux说。

其他补充研究已经完成了激光，X射线，甚至还有部分用丙烯酸制成的燃料喷射器，使它们透明。然而，这些实验具有温度和压力限制。Toops解释说，这种中子技术是第一个有可能在正常工作条件下看到喷油器内部发生了什么的中子技术。

为了创建一个与发动机运行的自然条件非常相似的实验，Nafziger，Splitter和Toops开发了一种闭环燃油喷射系统，设计用于商用和原型喷射器，并在高达120个大气压的压力下为喷油器提供燃料。

对于给定的操作条件进行48小时的观察，他们编译了大约100万个注射事件以捕获7毫秒的复合注射序列，注射前1毫秒，注射1毫秒，注射后5毫秒。该汇编以0.02毫秒的时间分辨率完成。

“在复合中子图像的初步分析中，可以看到内部喷油器运动和喷嘴喷出的喷雾，”Nafziger说。“就在喷嘴区域内部，在喷射过程中也观察到流体密度的显着差异，表明流体蒸发和可能的空化。”

该团队正在对数据进行更详细的分析，并将与ORNL高性能计算团队合作，进行流体动力学建模，作为项目第二年的一部分。