兩種GDI汽油機燃油噴霧建模方法

兩種GDI汽油機燃油噴霧建模方法

汽油缸內直噴（GDI）汽油機由于具有良好的燃油經濟性而得到了廣泛應用。但是，燃油直接噴射入缸內會成燃油和空氣混合的時間較短，而GDI汽油機的性能很大程度上依賴于燃油與空氣的混合，即依賴于GDI汽油機燃油噴霧的形成過程。因而，對GDI汽油機噴霧形成過程進行研究，將有利于實現對GDI汽油機的優化。由于汽油機燃油噴霧形成過程非常復雜，而且很難通過光學技術實現對其可視化，因而建立隨時間變化的噴霧模型，對于實現GDI汽油機的優化十分重要。

建立GDI汽油機噴霧模型主要借助于計算流體動力學（CFD）軟件。常用的建模方法包括Rosin-Rammler方法和Break-up方法。通過試驗對這兩種建模方法進行對比。首先，試驗采用一個130×130×150mm的密閉容器模擬GDI汽油機的氣缸，并分別采用兩個不同的噴油器V1和V2進行燃油噴霧試驗。試驗分別采用正庚烷和乙醇代替汽油作為燃油，試驗保持環境溫度為20℃，燃油噴射壓力分別設定為4、10、20MPa。將燃油噴霧貫穿長度和燃油液滴尺寸作為表征燃油噴霧的指標，對燃油噴霧貫穿長度的測量采用圖像處理技術，對燃油液滴尺寸的測量采用基于光折射原理的Malvern方法。之后，采用CFD軟件 Converge分別建立Rosin-Rammler方法和Break-up方法下的燃油噴霧模型，并采用RNGk-ε模型表示缸內出現的湍流，記錄不同建模方法下燃油噴霧的貫穿長度和燃油液滴尺寸，并與試驗結果進行對比。對比結果顯示：當燃油噴射壓力為10～20MPa時，Break-up方法的精度高于Rosin-Rammler方法；而在4MPa時，兩種方法的精度相似。

R V Manikanta Chari Kancherlaetal.SAE2016-28-0007.

編譯：陳丁躍