氣缸壁和活塞對不同溫度GDI汽油機燃油噴霧的影響

汽油機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）技術的GDI汽油機。GDI汽油機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汽油機排放，使其滿足排放法規(guī)要求，需要分析活塞和氣缸壁對不同溫度汽油機可燃混合氣形成產(chǎn)生的影響。

分析時，采用試驗和數(shù)值仿真兩種方法。試驗時，采用一臺排量1.75L的GDI汽油機，該汽油機配備一個6孔電磁噴油器。試驗分析時，利用高速相機捕獲缸內(nèi)汽油噴霧成形過程圖像，利用紅外熱成像相機獲取活塞和氣缸壁溫度分布圖像。同時，利用熱電偶測量活塞頂部表面溫度。試驗設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，利用計算流體動力學（CFD）軟件對與試驗相同設置下的汽油機進行仿真。結果表明：①試驗結果與仿真結果具有較高的一致性；②汽油機缸內(nèi)溫度較高時，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