缸內直噴火花點火汽油機燃油噴霧模型的建立

缸內直噴火花點火汽油機燃油噴霧模型的建立

提高汽油機的動力性、經濟性以及減少廢氣排放，一直是汽油機研究的主要方向。盡管目前開發出的缸內直噴火花點火（DISI）汽油機的各種性能均已達到較高的水平和高度，但隨著排放法規日趨嚴格，仍然需要對DISI汽油機的性能進行優化。利用仿真方法對DISI汽油機進行優化能夠縮短優化時間，并盡可能地仿真DISI汽油機常見的運行工況。因而，需要繼續對DISI燃油噴霧模型的建立進行研究。

燃油噴霧模型建立的難點在于，當環境壓力低于燃油蒸氣壓力時，DISI汽油機燃燒室出現熱力學不穩定，此時燃油噴霧表現為閃急沸騰噴霧，而傳統汽油是一種多組分燃油，每種組分都會對閃急沸騰噴霧產生影響，由于無法完全確定出傳統汽油組分，因而難以建立閃急沸騰噴霧模型。為解決該問題，首先采用傳統的KR-RT模型，模擬燃油液滴和缸內空氣的相互作用，即模擬燃油液滴的機械破碎過程；之后采用Rayleigh-Plesset方程模擬燃油液滴的閃急沸騰過程，該方程能夠模擬燃油液滴沸騰后生成的燃油氣泡，并模擬氣泡的生長過程，當燃油氣泡的直徑達到氣泡破碎的臨界值時，則發生破碎形成燃油噴霧。采用發動機流體動力學計算軟件KIVA3V，使用單組分燃油模型對建立的燃油噴霧模型進行驗證，將其仿真結果與試驗結果進行對比，驗證了該模型的有效性，且與試驗結果保持較高的一致性。

Taehoon Kim et al.SAE 2017-01-0548.

編譯：王祥