用于分析GDI汽油机燃烧排放的计算流体力学建模和烟尘建模

用于分析GDI汽油机燃烧排放的计算流体力学建模和烟尘建模

汽油缸内直喷（GDI）技术可以直接将汽油喷入燃烧室，可以实现较低的燃油消耗和较高的功率输出，因此在汽车行业越来越受欢迎。但是，GDI技术与空气中超细颗粒物（PM）的排放有关,烟尘是PM的一种。随着排放法规的日益严格，研究GDI汽油机中烟尘如何产生是有必要的。采用试验和光学技术的方法，应用计算流体力学（CFD）建模来分析缸内燃油发生的物理和化学现象。介绍了烟尘建模和GDI汽油机在燃烧和排放阶段CFD建模的最新进展。关于燃料动力学，GDI汽油机分别使用基础燃料（PRF，主要由异辛烷和正庚烷组成）和甲苯参比燃料（TRF）进行试验,并分别进行评价。提出含有多种成分的代用燃料模型，以研究燃料在实际燃烧时的状态。

TRF燃料更适合于多维CFD建模及仿真，其TRF燃料在未来可能会被应用在GDI汽油机的CFD建模中，这是因为TRF燃料的成分为代表烃类的烷烃和芳族化合物，主要存在于实际的汽油燃料中。在GDI汽油机中，建立的烟尘模型需要考虑GDI汽油机和普通柴油机之间的差异，如燃料类型的不同、燃烧温度、混合强度（燃料和空气比例），以及排出气体的成分等因素。因此，提出了多级烟尘模型，该模型涵盖几个重要阶段（如成核、表面生长、凝固和氧化等），比过度简化的经验模型考虑得更为全面。该多级烟尘模型可以精确地描述烟尘的排放过程，并且较精确、适用性较高、成本较低。因此，多级烟尘模型在未来会在GDI汽油机中广泛使用。

刊名：AppliedThermal Engineering（英）

刊期：2016年第8期

作者：JingYangTan etal

编译：野晨晨