气缸壁和活塞对不同温度GDI汽油机燃油喷雾的影响

气缸壁和活塞对不同温度GDI汽油机燃油喷雾的影响

汽油机的性能很大程度上取决于可燃混合气的形成过程和燃烧过程，尤其是采用汽油缸内直喷（GDI）技术的GDI汽油机。GDI汽油机可燃混合气的形成过程发生在气缸内，喷油器产生的部分燃油液滴与活塞和气缸壁发生碰撞反弹后，部分燃油发生所谓的二次雾化，另一部分燃油在气缸壁上形成薄膜或沉积在活塞顶部的凹槽内，形成燃油富集区。燃油富集区的燃烧将产生较多的未燃烧HC和颗粒物（PM）。因而，为了降低GDI汽油机排放，使其满足排放法规要求，需要分析活塞和气缸壁对不同温度汽油机可燃混合气形成产生的影响。

分析时，采用试验和数值仿真两种方法。试验时，采用一台排量1.75L的GDI汽油机，该汽油机配备一个6孔电磁喷油器。试验分析时，利用高速相机捕获缸内汽油喷雾成形过程图像，利用红外热成像相机获取活塞和气缸壁温度分布图像。同时，利用热电偶测量活塞顶部表面温度。试验设定的汽油喷射压力分别为3、5、10、12MPa，并利用冷却系统控制活塞顶部表面温度，分别为134、180、230℃。同时，利用计算流体动力学（CFD）软件对与试验相同设置下的汽油机进行仿真。结果表明：①试验结果与仿真结果具有较高的一致性；②汽油机缸内温度较高时，有利于燃油液滴的蒸发，减少了燃油薄膜的形成和沉积，有利于减少未燃烧HC排放和PM排放。

Francesco Catapano et al. SAE2016-01-0853.

编译：李臣