第4期（总第237期） 2018年8月
车用发动机 VEHICLEENGINE
No 4(Serial No 237)
Aug2018
得靠
钱丁超，段加全，刘耀东，王振喜，陈海娥，宫艳峰（中国第一汽车集团公司研发总院，吉林长春130011）
摘要：燃油喷射压力对混合气形成有直接影响，提高喷射压力可进一步降低直喷汽油机微粒排放。使用 STAR-CD软件分别建立定容弹和发动机缸内喷雾计算模型，利用喷雾特性可视化试验进行喷雾模型有效性验证，其后分析了燃油喷射压力对喷雾贯穿距、索特平均直径等基本特性参数的影响，研究了燃油喷射压力对缸内混合气形成的影响。结果表明提高燃油喷射压力可有效促进燃油的雾化蒸发，加快混合气形成，提高混合气分布均匀性。
关键词：直喷汽油机；喷射压力喷雾特性混合气形成；数值模拟 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2018 04 D13
中图分类号：U464171文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2018)04-0065-08
缸内直喷技术由于在降低燃油消耗和控制排放物方面具有很大的潜力，被广泛应用于汽油发动机1-2」。无论是气流引导还是喷雾引导的缸内直喷发动机，其燃油喷射过程都是混合气形成的重要组成部分，决定了缸内混合气的形成质量与分布，从而进一步影响燃烧过程的组织[3-。
围绕汽油直喷发动机的燃油喷射过程，国内外学者和工程人员已经开展了大量研究工作。N： Mitroglou等[5J使用激光多普勒（PhaseDoppler Anemometry,PDA)技术在高压定容弹内对多种结构形式的多孔缸内直喷喷油器的贯穿距、液滴速度和粒径分布等喷雾特性进行了研究。结果表明，定容弹背压对油滴直径有显著的影响，随着背压的增大，油束贯穿距变小，油滴直径变大；当燃油喷射压力从8MPa提高到12MPa，再提高到20MPa时，喷雾液滴速度变大，液滴直径减小。GrahamWig-leyL等采用LDA/PDA和图像分析方法对某旋流喷油器喷孔附近区域的喷客流场进行了研究，燃油喷射压力为5MPa，喷油持续期为085ms。结果表明，在不同的时间段燃油喷雾展现出不同的特性， 058ms后喷雾锥角开始形成，0.98ms后喷雾各测量方向的速度达到最大值，1.4ms后喷雾开始缩，15ms后喷雾开始从喷嘴分离。范钱旺等7采用高速阴影摄像技术和计算流体动力学（Computa tionalFluidDynamics，CFD)技术研究了撞壁距离
收稿日期：2017-12-28；修回日期：2018-05-21
与撞壁角度对撞壁喷雾索特平均直径（SauterMean Diameter,SMD）、壁面油膜厚度以及壁面油膜面积的影响。结果表明,撞壁距离与撞壁角度对撞壁喷雾影响显著，存在最佳的撞壁距离与撞壁角度。陈海娥"等通过模拟计算的方法对某缸内直喷汽油机进行喷雾标定，并研究了喷雾锥角、喷孔布置对混合气均匀性的影响。结果表明，调整喷雾锥角与喷孔布置可以使直喷汽油机缸内混合气分布更加均勾，减少HC排放与循环间扭矩变动。
目前，市场上量产直喷汽油机的最大燃油喷射压力大多在20MPa以下9，针对直喷发动机喷雾的研究也大多采用20MPa以下的喷射压力。而随着发动机技术的更新，燃油喷射压力有不断提高的发展趋势10-11」,因此有必要对更高喷射压力下的喷雾特性与缸内混合气形成情况，以及喷射压力提高带来的影响变化进行研究。本研究采用计算流体动力学的方法，建立了定容燃烧弹内的自由喷客模型和发动机缸内冷态燃油喷射模型，对不同喷射压力下的喷雾特性以及缸内喷雾发展、混合气形成过程进行了研究。该研究结果可以为汽油直喷发动机的燃烧系统设计提供理论依据。
研究方法与数值计算模型
1 1.1
研究方法
本研究基于计算流体力学软件STAR-CD，分
作者简介：钱丁超（1989一），女，硕士，研究方向为汽油机燃烧系统设计qiande12@163com。