两种GDI汽油机燃油喷雾建模方法

两种GDI汽油机燃油喷雾建模方法

汽油缸内直喷（GDI）汽油机由于具有良好的燃油经济性而得到了广泛应用。但是，燃油直接喷射入缸内会成燃油和空气混合的时间较短，而GDI汽油机的性能很大程度上依赖于燃油与空气的混合，即依赖于GDI汽油机燃油喷雾的形成过程。因而，对GDI汽油机喷雾形成过程进行研究，将有利于实现对GDI汽油机的优化。由于汽油机燃油喷雾形成过程非常复杂，而且很难通过光学技术实现对其可视化，因而建立随时间变化的喷雾模型，对于实现GDI汽油机的优化十分重要。

建立GDI汽油机喷雾模型主要借助于计算流体动力学（CFD）软件。常用的建模方法包括Rosin-Rammler方法和Break-up方法。通过试验对这两种建模方法进行对比。首先，试验采用一个130×130×150mm的密闭容器模拟GDI汽油机的气缸，并分别采用两个不同的喷油器V1和V2进行燃油喷雾试验。试验分别采用正庚烷和乙醇代替汽油作为燃油，试验保持环境温度为20℃，燃油喷射压力分别设定为4、10、20MPa。将燃油喷雾贯穿长度和燃油液滴尺寸作为表征燃油喷雾的指标，对燃油喷雾贯穿长度的测量采用图像处理技术，对燃油液滴尺寸的测量采用基于光折射原理的Malvern方法。之后，采用CFD软件 Converge分别建立Rosin-Rammler方法和Break-up方法下的燃油喷雾模型，并采用RNGk-ε模型表示缸内出现的湍流，记录不同建模方法下燃油喷雾的贯穿长度和燃油液滴尺寸，并与试验结果进行对比。对比结果显示：当燃油喷射压力为10～20MPa时，Break-up方法的精度高于Rosin-Rammler方法；而在4MPa时，两种方法的精度相似。

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

编译：陈丁跃