兩種GDI汽油機(jī)燃油噴霧建模方法

汽油缸內(nèi)直噴（GDI）汽油機(jī)由于具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性而得到了廣泛應(yīng)用。但是，燃油直接噴射入缸內(nèi)會(huì)成燃油和空氣混合的時(shí)間較短，而GDI汽油機(jī)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(jī)燃油噴霧的形成過程。因而，對(duì)GDI汽油機(jī)噴霧形成過程進(jìn)行研究，將有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)GDI汽油機(jī)的優(yōu)化。由于汽油機(jī)燃油噴霧形成過程非常復(fù)雜，而且很難通過光學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)其可視化，因而建立隨時(shí)間變化的噴霧模型，對(duì)于實(shí)現(xiàn)GDI汽油機(jī)的優(yōu)化十分重要。

建立GDI汽油機(jī)噴霧模型主要借助于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（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(yàn)對(duì)這兩種建模方法進(jìn)行對(duì)比。首先，試驗(yàn)采用一個(gè)130×130×150mm的密閉容器模擬GDI汽油機(jī)的氣缸，并分別采用兩個(gè)不同的噴油器V1和V2進(jìn)行燃油噴霧試驗(yàn)。試驗(yàn)分別采用正庚烷和乙醇代替汽油作為燃油，試驗(yàn)保持環(huán)境溫度為20℃，燃油噴射壓力分別設(shè)定為4、10、20MPa。將燃油噴霧貫穿長(zhǎng)度和燃油液滴尺寸作為表征燃油噴霧的指標(biāo)，對(duì)燃油噴霧貫穿長(zhǎng)度的測(cè)量采用圖像處理技術(shù)，對(duì)燃油液滴尺寸的測(cè)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(nèi)出現(xiàn)的湍流，記錄不同建模方法下燃油噴霧的貫穿長(zhǎng)度和燃油液滴尺寸，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果顯示：當(dāng)燃油噴射壓力為10～20MPa時(shí)，Break-up方法的精度高于Rosin-Rammler方法；而在4MPa時(shí)，兩種方法的精度相似。

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

編譯：陳丁躍