基于流体动力学模型的直喷汽油机碳烟形成过程研究



基于流体动力学模型的直喷汽油机碳烟形成过程研究

直喷汽油机（GDI发动机）部分负荷热效率可以达到40%，这能与柴油机相媲美。然而，GDI发动机存在危险超细颗粒物，因此其长期可持续性应用在很大程度上取决于发动机的设计及燃烧过程的进一步改善。

介绍了在均匀计量模式下GDI发动机完整周期流体力学（CFD）模型的初步发展。研究是在部分负荷运行条件下进行的，在进气行程喷射初期，保证发动机负荷不变，在3个转速条件下进行研究。使用试验台和高压喷油器的成像数据对喷雾模型进行标准化。燃烧试验数据也可以用于校准。

发动机烟尘粒子数密度的测量是本研究的重点，旨在探讨部分负荷运行条件下碳烟生成的潜在因素。

在固定发动机负荷条件下，随着发动机转速的提高，先进燃油喷射系统能够实现燃油空气混合比的长时间实时ECU控制，但会导致液膜的形成，这是燃烧过程中烟尘形成的来源。随着发动机转速的提高，在点火时刻混合物表现出更好的性能，在燃油燃烧开始后的混合过程中会出现新的分层，发动机在高转速下出现燃烧峰值温度，导致烟尘成核速率增大，这也是发动机转速较高时颗粒物密度增加的原因。

今后将重点研究更加全面的建模方法，进而来扩大发动机的工作范围。

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

编译：王维