氣缸壁和活塞對不同溫度GDI汽油機燃油噴霧的影響

氣缸壁和活塞對不同溫度GDI汽油機燃油噴霧的影響

汽油機的性能很大程度上取決于可燃混合氣的形成過程和燃燒過程，尤其是采用汽油缸內直噴（GDI）技術的GDI汽油機。GDI汽油機可燃混合氣的形成過程發生在氣缸內，噴油器產生的部分燃油液滴與活塞和氣缸壁發生碰撞反彈后，部分燃油發生所謂的二次霧化，另一部分燃油在氣缸壁上形成薄膜或沉積在活塞頂部的凹槽內，形成燃油富集區。燃油富集區的燃燒將產生較多的未燃燒HC和顆粒物（PM）。因而，為了降低GDI汽油機排放，使其滿足排放法規要求，需要分析活塞和氣缸壁對不同溫度汽油機可燃混合氣形成產生的影響。

分析時，采用試驗和數值仿真兩種方法。試驗時，采用一臺排量1.75L的GDI汽油機，該汽油機配備一個6孔電磁噴油器。試驗分析時，利用高速相機捕獲缸內汽油噴霧成形過程圖像，利用紅外熱成像相機獲取活塞和氣缸壁溫度分布圖像。同時，利用熱電偶測量活塞頂部表面溫度。試驗設定的汽油噴射壓力分別為3、5、10、12MPa，并利用冷卻系統控制活塞頂部表面溫度，分別為134、180、230℃。同時，利用計算流體動力學（CFD）軟件對與試驗相同設置下的汽油機進行仿真。結果表明：①試驗結果與仿真結果具有較高的一致性；②汽油機缸內溫度較高時，有利于燃油液滴的蒸發，減少了燃油薄膜的形成和沉積，有利于減少未燃燒HC排放和PM排放。

Francesco Catapano et al. SAE2016-01-0853.

編譯：李臣