氣缸壁和活塞對(duì)不同溫度GDI汽油機(jī)燃油噴霧的影響

氣缸壁和活塞對(duì)不同溫度GDI汽油機(jī)燃油噴霧的影響

汽油機(jī)的性能很大程度上取決于可燃混合氣的形成過程和燃燒過程，尤其是采用汽油缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)的GDI汽油機(jī)。GDI汽油機(jī)可燃混合氣的形成過程發(fā)生在氣缸內(nèi)，噴油器產(chǎn)生的部分燃油液滴與活塞和氣缸壁發(fā)生碰撞反彈后，部分燃油發(fā)生所謂的二次霧化，另一部分燃油在氣缸壁上形成薄膜或沉積在活塞頂部的凹槽內(nèi)，形成燃油富集區(qū)。燃油富集區(qū)的燃燒將產(chǎn)生較多的未燃燒HC和顆粒物（PM）。因而，為了降低GDI汽油機(jī)排放，使其滿足排放法規(guī)要求，需要分析活塞和氣缸壁對(duì)不同溫度汽油機(jī)可燃混合氣形成產(chǎn)生的影響。

分析時(shí)，采用試驗(yàn)和數(shù)值仿真兩種方法。試驗(yàn)時(shí)，采用一臺(tái)排量1.75L的GDI汽油機(jī)，該汽油機(jī)配備一個(gè)6孔電磁噴油器。試驗(yàn)分析時(shí)，利用高速相機(jī)捕獲缸內(nèi)汽油噴霧成形過程圖像，利用紅外熱成像相機(jī)獲取活塞和氣缸壁溫度分布圖像。同時(shí)，利用熱電偶測量活塞頂部表面溫度。試驗(yàn)設(shè)定的汽油噴射壓力分別為3、5、10、12MPa，并利用冷卻系統(tǒng)控制活塞頂部表面溫度，分別為134、180、230℃。同時(shí)，利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件對(duì)與試驗(yàn)相同設(shè)置下的汽油機(jī)進(jìn)行仿真。結(jié)果表明：①試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果具有較高的一致性；②汽油機(jī)缸內(nèi)溫度較高時(shí)，有利于燃油液滴的蒸發(fā)，減少了燃油薄膜的形成和沉積，有利于減少未燃燒HC排放和PM排放。

Francesco Catapano et al. SAE2016-01-0853.

編譯：李臣