基于流體動力學模型的直噴汽油機碳煙形成過程研究

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基于流體動力學模型的直噴汽油機碳煙形成過程研究

直噴汽油機（GDI發動機）部分負荷熱效率可以達到40%，這能與柴油機相媲美。然而，GDI發動機存在危險超細顆粒物，因此其長期可持續性應用在很大程度上取決于發動機的設計及燃燒過程的進一步改善。

介紹了在均勻計量模式下GDI發動機完整周期流體力學（CFD）模型的初步發展。研究是在部分負荷運行條件下進行的，在進氣行程噴射初期，保證發動機負荷不變，在3個轉速條件下進行研究。使用試驗臺和高壓噴油器的成像數據對噴霧模型進行標準化。燃燒試驗數據也可以用于校準。

發動機煙塵粒子數密度的測量是本研究的重點，旨在探討部分負荷運行條件下碳煙生成的潛在因素。

在固定發動機負荷條件下，隨著發動機轉速的提高，先進燃油噴射系統能夠實現燃油空氣混合比的長時間實時ECU控制，但會導致液膜的形成，這是燃燒過程中煙塵形成的來源。隨著發動機轉速的提高，在點火時刻混合物表現出更好的性能，在燃油燃燒開始后的混合過程中會出現新的分層，發動機在高轉速下出現燃燒峰值溫度，導致煙塵成核速率增大，這也是發動機轉速較高時顆粒物密度增加的原因。

今后將重點研究更加全面的建模方法，進而來擴大發動機的工作范圍。

Fabrizio Bonatesta et al.SAE 2014-01-2569.

編譯：王維