缸内直喷火花点火汽油机燃油喷雾模型的建立

缸内直喷火花点火汽油机燃油喷雾模型的建立

提高汽油机的动力性、经济性以及减少废气排放，一直是汽油机研究的主要方向。尽管目前开发出的缸内直喷火花点火（DISI）汽油机的各种性能均已达到较高的水平和高度，但随着排放法规日趋严格，仍然需要对DISI汽油机的性能进行优化。利用仿真方法对DISI汽油机进行优化能够缩短优化时间，并尽可能地仿真DISI汽油机常见的运行工况。因而，需要继续对DISI燃油喷雾模型的建立进行研究。

燃油喷雾模型建立的难点在于，当环境压力低于燃油蒸气压力时，DISI汽油机燃烧室出现热力学不稳定，此时燃油喷雾表现为闪急沸腾喷雾，而传统汽油是一种多组分燃油，每种组分都会对闪急沸腾喷雾产生影响，由于无法完全确定出传统汽油组分，因而难以建立闪急沸腾喷雾模型。为解决该问题，首先采用传统的KR-RT模型，模拟燃油液滴和缸内空气的相互作用，即模拟燃油液滴的机械破碎过程；之后采用Rayleigh-Plesset方程模拟燃油液滴的闪急沸腾过程，该方程能够模拟燃油液滴沸腾后生成的燃油气泡，并模拟气泡的生长过程，当燃油气泡的直径达到气泡破碎的临界值时，则发生破碎形成燃油喷雾。采用发动机流体动力学计算软件KIVA3V，使用单组分燃油模型对建立的燃油喷雾模型进行验证，将其仿真结果与试验结果进行对比，验证了该模型的有效性，且与试验结果保持较高的一致性。

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

编译：王祥