缸內(nèi)直噴汽油機(jī)通過最優(yōu)同步單次或二次噴射提高能源效率的噴射策略

1、缸內(nèi)直噴汽油機(jī)通過最優(yōu)同步單次或二次噴射提高能源效率的噴射策略（DOC）缸內(nèi)直噴汽油機(jī)通過最優(yōu)同步單次或二次噴射提高能源效率的噴射策略摘要在所謂的混合模式增加情況下完成最大的燃料效率優(yōu)勢(shì)的汽油缸內(nèi)直噴，其中混合物特性準(zhǔn)確地適應(yīng)特定的工作條件。特別是在中等范圍的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，整體混合物被用于所謂的直接噴射分層充氣操作是合適的。本文提出報(bào)告是數(shù)值優(yōu)化分析旨在增加能量效率的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)配備高壓多孔噴油器在單和雙同同步注入條件下的結(jié)果。在中等的負(fù)荷中等速度條件下，工作循環(huán)是通過單或雙注入同步過程影響它們的缸內(nèi)過程的三維數(shù)值模型。這種選擇同時(shí)使開始噴射和時(shí)間的點(diǎn)火提前達(dá)到最大化發(fā)動(dòng)機(jī)工作。再一次噴射中，最

2、優(yōu)的雙噴射體現(xiàn)在增加發(fā)動(dòng)機(jī)能源效率方面的實(shí)現(xiàn)，因此在精確計(jì)算后通過分層來確保分步注射質(zhì)量的提高。也主要污染物排放的影響進(jìn)行了討論。1.引言盡管對(duì)環(huán)境問題的擔(dān)心導(dǎo)致了需要越來越降低燃料消耗的內(nèi)燃機(jī)，多年來對(duì)汽車越來越高性能的要求從未真正減弱。一個(gè)顯著提高燃料效率的汽車推進(jìn)系統(tǒng)直到在傳統(tǒng)的內(nèi)部燃燒技術(shù)中使用直接噴射才得到重大轉(zhuǎn)變。在SI引擎中，特別是，GDI今天被認(rèn)為是必不可少的，同時(shí)增加了低排放和渦輪增壓：發(fā)動(dòng)機(jī)排量的減少，而低端扭矩的增加是通過空氣增壓，壓縮比上升和缸內(nèi)混合氣的形成實(shí)現(xiàn)的。這些措施不僅解決了發(fā)動(dòng)機(jī)PFI系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)，即發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷運(yùn)行中的泵氣損失（例如發(fā)動(dòng)機(jī)大部分在城市道

3、路中工作），而且這些措施還提供了其他一些優(yōu)點(diǎn)。敲缸的產(chǎn)生有利于缸內(nèi)蒸發(fā)的燃油蒸汽的冷卻作用。在DISC模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在低混合氣濃度時(shí)運(yùn)行，通過創(chuàng)造一種火花塞附近和汽缸壁附近更低濃度的混合氣條件。這樣可以減少缸壁上的熱損失，減少CO和CH的生成，同時(shí)很大程度的增加發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率。在過去的幾年中，很多研究和發(fā)展工作導(dǎo)致噴射系統(tǒng)在燃油噴射準(zhǔn)備和輸送時(shí)越來越可靠，并且實(shí)現(xiàn)在極其低濃度混合氣下的點(diǎn)火，三個(gè)不同的概念可以實(shí)現(xiàn)混合氣的準(zhǔn)備和燃燒（1,2）。在壁面引導(dǎo)燃燒模式下，燃油蒸氣通過氣缸壁或適當(dāng)形狀的活塞表面輸送到火花塞附近。這個(gè)理念會(huì)導(dǎo)致燃油沉積物和未染碳?xì)渑欧诺脑黾印？諝庖龑?dǎo)燃燒模式作為前者

4、的替代，通過適當(dāng)?shù)目諝膺\(yùn)動(dòng)防止燃料粘在缸壁上，但是不能提供對(duì)燃燒室里實(shí)際空燃比的控制。最后，噴霧引導(dǎo)燃燒理念通過火花塞和噴霧合適的位置關(guān)系確定了可燃混合氣在點(diǎn)火時(shí)的位置（3,4）。目前，充分利用噴霧引導(dǎo)燃燒模式被認(rèn)為是依靠混合物在燃燒室內(nèi)的湍流促使在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中火焰?zhèn)鞑ズ蛯?shí)現(xiàn)混合物全面的、快速的熄滅（5）。缸內(nèi)湍流強(qiáng)度隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，這妨礙了混合物在更高的運(yùn)行環(huán)境下穩(wěn)定的分層；另一方面，要使負(fù)載增加時(shí)保持混合氣分層會(huì)導(dǎo)致局部混合氣過濃，這可能會(huì)引起顆粒物的增加。這意味著當(dāng)今小型發(fā)動(dòng)機(jī)只有在小負(fù)荷和低速通常運(yùn)行可行，而在大負(fù)荷、全負(fù)荷和高速運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)必須在均勻的理論配比下工作。圖1,來

5、自參考文獻(xiàn)（6,7）總結(jié)了上述概念。GDI發(fā)動(dòng)機(jī)三個(gè)主要的區(qū)域在下面的轉(zhuǎn)速負(fù)荷曲線中可以區(qū)分出來。一個(gè)是分層區(qū)域，這個(gè)區(qū)域里點(diǎn)火，火花塞周圍混合氣為理論配比或略微濃的混合氣并且盡可能不使混合氣接近缸壁（整體上為稀薄的空燃比），第二個(gè)區(qū)域?yàn)樵诟哓?fù)荷和更高轉(zhuǎn)速時(shí)均勻的理論空燃比，第三個(gè)為中間均勻的稀薄混合氣。3bBEgigSpeed圖1GDI混合的最優(yōu)模式混合物特性隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速改變，即通常所說的“混合模式”直接升壓，在實(shí)踐中，它的實(shí)現(xiàn)遇到一些困難，困難在于需要具有處理效率越來越高的后處理系統(tǒng)和低濃度運(yùn)行，和完全穩(wěn)定的缸內(nèi)分裂噴射（8,9）。分裂噴射的特征在于，例如，在進(jìn)氣沖程和壓縮沖程，被

6、認(rèn)為有利于火焰點(diǎn)火區(qū)的能量轉(zhuǎn)換。換句話說，合適的分裂噴射不僅適用在稀薄分層模式，實(shí)現(xiàn)了更快的催化加熱，而且還提供了一個(gè)恒定的扭矩與低氮氧化物排放量在分層和均質(zhì)模式之間的變換，減少了顆粒物的生成，減少了在穩(wěn)定工況的部分負(fù)荷的燃料消耗和增加了在較高負(fù)荷的爆震極限。最優(yōu)的分裂噴射條件和噴射時(shí)間取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)。分裂噴射對(duì)低濃度混合物燃燒的發(fā)展有積極影響，這主要來自于點(diǎn)火時(shí)第二次噴射活動(dòng)濃混合氣在點(diǎn)火位置附近的燃料蒸發(fā)（10）。以上所描述的情景清楚地顯現(xiàn)，進(jìn)一步發(fā)展GDI發(fā)動(dòng)機(jī)，強(qiáng)烈要求對(duì)噴霧和周圍空氣流動(dòng)之間基本的復(fù)雜現(xiàn)象有全面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)這些現(xiàn)象也受發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)變化的影響。不同的研究致力于描述

7、在DISC模式下室流程相關(guān)的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)，這些可見文獻(xiàn)（1115）。他們中的一些從數(shù)值上處理這個(gè)問題。CFD技術(shù)具有捕捉復(fù)雜現(xiàn)象的功能，和DISC發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的物理和化學(xué)過程密切相關(guān)，包括瞬態(tài)三維動(dòng)態(tài)的燃料噴射和蒸發(fā)，噴霧壁撞擊，燃料一空氣混合，點(diǎn)火，燃燒，傳熱和污染物的形成。然而，不能充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)保證發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作的地圖中期望的供油量和供油時(shí)刻，因此，最佳的噴油時(shí)刻關(guān)系到穩(wěn)定的點(diǎn)火時(shí)刻及火花點(diǎn)火和燃燒特性。目前的工作只是針對(duì)評(píng)估一種在GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)中實(shí)現(xiàn)理想的同步單雙噴射來減少燃油消耗。這個(gè)任務(wù)的進(jìn)行通過研究者16開發(fā)的一種自動(dòng)運(yùn)行的最優(yōu)化的軟件(mode-FRONTIER

8、?17)建立三維數(shù)值發(fā)動(dòng)機(jī)模型。相對(duì)于一維數(shù)值模型，三維發(fā)動(dòng)機(jī)模型顯然是優(yōu)先選擇，這主要由于需要深入研究燃燒室內(nèi)噴霧的時(shí)間和空間的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象以及由此產(chǎn)生的燃油蒸發(fā)和與空氣的混合。事實(shí)上，這個(gè)工作的主要目的是應(yīng)用混合氣行程的優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率的最大化。高性能的單缸，四氣門，四沖程，638毫升排量，適用于摩托車的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用程序還在設(shè)計(jì)階段。汽油供應(yīng)通過假定的新一代六孔高壓噴油器噴入缸內(nèi)，基本特征表現(xiàn)在質(zhì)量流速試驗(yàn)臺(tái)和光學(xué)可見的氣缸內(nèi)。該結(jié)果如下。在第二段中描述了噴油器在二次噴射策略時(shí)的實(shí)驗(yàn)特征。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量流量的測(cè)量體現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)三維模型的輸入?yún)?shù)。第三段描述了對(duì)模擬噴霧動(dòng)態(tài)三維模型的

9、驗(yàn)證，在三維發(fā)動(dòng)機(jī)模型中也考慮到它包含的一些細(xì)節(jié)。在第四段中，描述了兩個(gè)具有代表性的發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)驗(yàn)條件下的運(yùn)行條件，一個(gè)高負(fù)荷一個(gè)中等負(fù)荷。在最后這個(gè)情況下，研究了一種稀薄分層的運(yùn)行。一個(gè)低濃度混合物的研究結(jié)果表明，在同步單次噴射和二次噴射策略下，提出了中等負(fù)荷中等速率的工作條件的細(xì)節(jié)，包括對(duì)污染物形成的關(guān)注。.二次噴射策略條件下GDI噴油器實(shí)驗(yàn)特性目前研究所用的噴油器都來自于HDEV5.1Bosch公司。它六個(gè)孔的直徑為0.193mm,電磁驅(qū)動(dòng)，在10MPa的噴射壓力下每分鐘噴入820g燃料。六個(gè)噴射位置使噴霧的路徑構(gòu)成一個(gè)中間空的橢圓體形狀。這個(gè)實(shí)驗(yàn)致力于研究噴油器在單次噴射策略下的特性16

10、。它包括由博世原理的AVL計(jì)得到的燃油的瞬時(shí)質(zhì)量流動(dòng)速率測(cè)量值，和在光學(xué)可見氣缸內(nèi)得到的噴霧圖像，缸內(nèi)在溫度壓力（298K和0.1兆帕）的控制條件下充有氮?dú)?。在這分析了分流噴射，通過AVL計(jì)，所需燃料的供給參考發(fā)動(dòng)機(jī)在富氧條件下高負(fù)荷和中負(fù)荷運(yùn)行。脈沖持續(xù)時(shí)間的校核分別為50mg/str噴油壓力為10MPa或者20mg/str噴油壓力為6MPa。二次噴射策略在這樣一種方式下確立，被分裂的總?cè)剂狭康陌俜直葹?0+50o燃油供應(yīng)量的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)噴油器的通電時(shí)間控制的，通電時(shí)間可通過電子控制單元編程控制，這樣可實(shí)現(xiàn)多次噴射策略模式。所使用的燃料是商業(yè)汽油（Q=740公斤/立方米）。圖2作為一個(gè)例子

11、，報(bào)道了在噴射壓力為6Mpa時(shí)，燃油噴射速率信號(hào)的采集有助于雙脈沖策略的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)和螺線管的通電時(shí)間有關(guān)。每個(gè)脈沖時(shí)間為0.9毫秒。噴射的穩(wěn)定性和反復(fù)性由多種脈沖之間的滯留時(shí)間決定，數(shù)據(jù)庫中從最小值1.5毫秒開始。最小值應(yīng)低于二次噴射開始與前一過程關(guān)閉之間的時(shí)間，由于噴嘴內(nèi)裝置電動(dòng)液壓的慣性，發(fā)現(xiàn)為3201s,如該圖所示。(EE-Cull 8?？诔?|W3LL(1 匚快號(hào) U 立01曳圖2燃油噴射率與脈沖電流的關(guān)系圖3反映了在噴射壓力6Mpa下，瞬態(tài)質(zhì)量流速中三個(gè)不同的數(shù)值，噴入的全部燃料相當(dāng)于以20mg/s,并在兩個(gè)均勻分布的0.9ms的脈沖時(shí)間內(nèi)噴射。這個(gè)分布圖相當(dāng)于所有的脈沖依照上升和下

12、降時(shí)間并且顯示大量的獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫。如果最后的值比最小值閾大，重疊較好的部分相當(dāng)于汽油的排放量，他們的執(zhí)行時(shí)間是獨(dú)立的。這表明，無記憶誘導(dǎo)的第一個(gè)脈沖在第二個(gè)和更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間DW可以簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)向第二次注射事件。這些因素在下面三維CFD分析中被利用。00.511522.533544.5Time(ms)圖3在三種不同的噴射速率,在噴射壓力為6MPa燃油分兩次每次50%噴入.噴射動(dòng)力學(xué)模型在研究中提到的，發(fā)生在GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸數(shù)值模擬過程受作為參考的模擬變量影響，部分在AppendixA中報(bào)道了。經(jīng)過考慮的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)，的確在設(shè)計(jì)階段，因此把3D模型當(dāng)做探索工具，可以比較燃燒過程的發(fā)展和隨之發(fā)生的在參

13、量調(diào)節(jié)混合物形成方面的變化。目前的文章中報(bào)告了3D分模型在噴霧動(dòng)力學(xué)上的成效，如已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的在3D模型和兩種錄入常數(shù)的定義的辛普列斯算法。汽油動(dòng)力學(xué)仿真是在最初作者的想法的基礎(chǔ)上，依靠現(xiàn)存的文獻(xiàn)和增入新穎的元素，提高不同工作條件的各種各樣的注入器的模型的可攜帶性。這個(gè)模型是在AVLFire?環(huán)境內(nèi)部發(fā)展的。在DDI方法中，水滴惴流擴(kuò)散，凝聚和解體被認(rèn)為是在不蒸發(fā)的環(huán)境下進(jìn)行的。解體是根據(jù)Huh-Gosman勺模型仿真的，在這個(gè)模型中用常量C1調(diào)節(jié)氣體動(dòng)力學(xué)的解體時(shí)間是可適合調(diào)節(jié)的。最初的液滴粒度在噴嘴口出口段，假定為不是常量，但是可以根據(jù)下面的理論直徑給出概率正太分布的期望值變化。Dth=Cd言

14、，是氣Vgurel)體表面張力，是周圍氣體密度，是燃料和周圍氣體之間的相對(duì)速度，Cd是單一次序的常量（甚至等于單一量），參數(shù)源于流體動(dòng)力學(xué)的穩(wěn)定性分析和在注射器出口段的液態(tài)接觸面的無尺寸波長(zhǎng)。分配變量是另一個(gè)可適時(shí)調(diào)整的輸入?yún)?shù)。在AVLFire?模式中的對(duì)最初的液滴粒度尺寸的概率分布的定義，每一步都符合進(jìn)入粒度分布的每一個(gè)顆粒直徑指定的產(chǎn)狀概率。所有元素的和使分布規(guī)律標(biāo)準(zhǔn)化。每一批微粒的數(shù)量是由概率分布的極小量決定的，每一階段引進(jìn)的一批的數(shù)量和已指定的質(zhì)量流率，每一次引進(jìn)一批的數(shù)量是固定的，注射速率被如此評(píng)估以實(shí)現(xiàn)連續(xù)方程。通過辛普列斯算法和FRONTIER莫式，常量調(diào)節(jié)空氣動(dòng)力學(xué)的解體時(shí)間

15、和被機(jī)械搜索的變量能夠達(dá)到比較好的試驗(yàn)型穿透深度。自動(dòng)模式校正步驟的結(jié)果在圖4中提到了。低分布的兩個(gè)最佳理想的常量的價(jià)值確認(rèn)了模型的好的預(yù)測(cè)能力。圖5是比較和實(shí)驗(yàn)之間滲透長(zhǎng)度為3的壓力。驗(yàn)證子模型如下的物理現(xiàn)象。解體過程之后注射壓力的關(guān)系，事實(shí)上，是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題，因?yàn)樗潜娝苤脑黾幼⑸鋲毫?duì)噴霧行為的雙重影響。從一方面，噴霧霧化的增強(qiáng)和液滴直徑的減小，以及注射速度增加。這兩種效應(yīng)對(duì)整體的噴霧有相反的后果長(zhǎng)度，應(yīng)采用較小的水滴的存在降低了，但應(yīng)增加更大的速度。最后的效果是占主導(dǎo)地位的，由實(shí)驗(yàn)證實(shí)，但可噴涂在建模階段高估。決定性的本次模型中的假設(shè)是預(yù)期的初始液滴尺寸分布值，插入噴嘴出口

16、段，是通過價(jià)值與注射壓力液體和空氣之間的相對(duì)速度，移動(dòng)向低值注入壓力升高。驗(yàn)證的噴霧模型包括在3D引擎附錄A中描述的模型，不久，用于模擬噴霧動(dòng)態(tài)下的單和雙策略，還在氣缸上的液滴蒸發(fā)和沖擊活塞壁。Injedianpressure(MPa)圖4噴霧優(yōu)化后的結(jié)果0 00150.0020.0025Time(s)0 00050.001圖5理論值與實(shí)驗(yàn)值的對(duì)比.單一和雙注射模式下汽缸內(nèi)過程的仿真為了研究注射方式影響研究中的發(fā)動(dòng)機(jī)中混合物的制備，考慮了兩種典型的操作環(huán)境。第一個(gè)對(duì)應(yīng)在是每分鐘7500轉(zhuǎn)和滿負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，也就是平均有效制動(dòng)壓力=1.28MPa,空氣和燃料比為A/F=13.第二個(gè)是自動(dòng)化設(shè)備

17、負(fù)載的脈沖編碼裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等于5000轉(zhuǎn)每分，也就是說平均有效壓力=0.3MPa,A/F=17.總體來說，在這個(gè)例子中發(fā)現(xiàn)了一種貧乏的分層次的混合物。其中發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)利用噴射指導(dǎo)燃燒模式，噴霧器朝向火花塞。高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件通過參數(shù)化方法分析經(jīng)過理論配比的高負(fù)載高轉(zhuǎn)速條件下的分流進(jìn)樣。圖6,作為一個(gè)例子，展示了注入的和脫水的汽油在單注入和分流進(jìn)樣中聚集起來分別噴射是由50%+50%J噴射策略，和兩種不同的Dw值，也就是在注射壓力為10MPaT的1000和1000us。保壓時(shí)間的最小值，也就是1000us,根據(jù)先前報(bào)道考慮，假定噴射動(dòng)力學(xué)和噴射事件的自主性和獨(dú)立性。就分流進(jìn)樣來說很明

18、顯蒸發(fā)作用見益緩慢。這種情況也沒在改變通信操作指令方面提高。通過推進(jìn)420度時(shí)的第一典型注射結(jié)果，圖6(b)中描述的情況發(fā)生了。在假定的參考系中曲柄角與TDCH致是CA=720度。圖6單次噴射與兩次噴射策略Dw(a)或(b)SOI燃油蒸發(fā)量隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化燃燒過程的確很受極快的爆裂似的注射劑影響，應(yīng)歸于負(fù)載燒毀的惡劣環(huán)境。圖7比較了和單注入和雙注入有關(guān)的壓力轉(zhuǎn)換，火花塞點(diǎn)火溫度固定在696度。這個(gè)例子以發(fā)證遲緩的SOI1為特征，尤其，展示了一個(gè)相當(dāng)慢的燃燒過程。Crankangle圖7單次噴射與兩次口f射是不同的SOI脈沖策略(Dw設(shè)定在1000ls)缸內(nèi)壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化適度的負(fù)載和適度的

19、發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件對(duì)適度負(fù)載和適度工作條件A/F=17的分析是就50%+50蟆式下根據(jù)不同的Dw值和6.0MPa的注射壓力下的分流進(jìn)樣進(jìn)行探討的。類似一次使用的注射劑也適用。對(duì)有用混合物形成上產(chǎn)生影響的發(fā)動(dòng)機(jī)，通過客觀提高關(guān)閉閥門期間，制定一個(gè)優(yōu)化的研究增加經(jīng)過計(jì)算的壓力循環(huán)區(qū)域內(nèi)的壓強(qiáng)來闡述操作問題。總而言之，在貧混合料條件下保證了通過自動(dòng)程序選擇的的注射策略，在DOE空間搜尋最適宜的一組參數(shù)來決定注射和火花點(diǎn)火裝置。這是通過FRONTIER件讓3維發(fā)動(dòng)機(jī)模型自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。優(yōu)化問題是在假設(shè)噴射在單個(gè)脈沖量?jī)?nèi)完成而不是在雙脈沖量?jī)?nèi)完成的條件下，最早用公式表述出來。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)周期內(nèi)同時(shí)供給的汽油，

20、是由單注射情況下變量SOI的適時(shí)選擇，或是第一注射SOI1的開始，還有兩個(gè)連續(xù)脈沖內(nèi)的保壓時(shí)間，和在注射情況下分為兩部分的Dw來實(shí)現(xiàn)的。輸入變量的偏差范圍和連續(xù)采樣的步驟，影響優(yōu)化程序的效率和速度。物理因素是加入DOE空間的評(píng)估，避免氣門重疊期間的注射，或是考慮到最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)給出的SI,限制了總量的區(qū)間。圖8顯示了在分流進(jìn)樣的情況下該優(yōu)化問題的流程圖。一個(gè)簡(jiǎn)化的流程圖用公式闡述單次注射。選擇目標(biāo)函數(shù)的最大值，Nelder&Mead發(fā)明的Simplex,任何n維函數(shù)f（X1,X2,.,XN）在參數(shù)空間尋找相應(yīng)的參數(shù)矢量的全局極值（最大值或最小值）。這種非線性的優(yōu)化問題的運(yùn)算法則不要求其他衍生

21、參量的評(píng)估，所以它比基于局部變化的運(yùn)算方法更穩(wěn)定。圖8兩次噴射策略下的流程圖圖9顯示了和單注射方法相關(guān)的優(yōu)化分析的結(jié)果。最佳變量表示為輸入變量（左）和SOI（右）的函數(shù)。最佳變量，更加清晰的說，是某一個(gè)計(jì)算周期循環(huán)的計(jì)示有效平均壓力，在關(guān)閉閥門期間，使無窮小量和起始點(diǎn)周期（IMEPref）有關(guān)。起始點(diǎn)已完全平方的形式在圖中表示出來，對(duì)應(yīng)680度的SI和450度的SOI.這個(gè)組態(tài)用來增強(qiáng)空氣吸入液流的移動(dòng)，閥升程的攝取量的最大值，實(shí)際是在470度時(shí)出現(xiàn)，然而結(jié)束角在608度。很明顯，發(fā)動(dòng)機(jī)性能SOI的一對(duì)值和SI極大值，是在475度時(shí)的SOI和680度時(shí)的SI.在和起始點(diǎn)有關(guān)的壓力轉(zhuǎn)換方面的增益

22、是顯而易見的。圖10中可以直觀看出，關(guān)于中度負(fù)載時(shí)汽缸內(nèi)的壓力的SOI值的急劇變化，還有那些在優(yōu)化程序中經(jīng)過計(jì)算的5個(gè)不同壓力值被標(biāo)繪出來。他們的SI都是曲柄角680度時(shí)。很明顯，注入必須減少延遲，在閥門升程減少急劇下降之前，加劇進(jìn)入汽缸的空氣運(yùn)動(dòng)。起始注射的最優(yōu)選擇允許關(guān)于假定的啟動(dòng)壓力循環(huán)區(qū)的5.3%的提升。Optimalacopptimalsoltb圖9單次噴射條件下的優(yōu)化結(jié)果圖10單次噴射下五個(gè)不同的SOI值缸內(nèi)壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化拆分注射為兩個(gè)連續(xù)的部分，如先前說的，圖8中也可以看到，通過第一注射和第二注射的開始和變化的SI來進(jìn)行討論。優(yōu)化問題的結(jié)果在圖11中呈現(xiàn)了。最優(yōu)值是SOI1

23、=450度，Dw=80度。最優(yōu)的火花提前角保持在680度，雖然相關(guān)的文章沒有報(bào)道。分開注射比假定開始點(diǎn)的一次注射的情況增加了8%勺工作。圖12顯示了單注射和雙注射情況下最優(yōu)液缸壓力的比較。有必要指出整體注射量是一樣的，都是20mg/str.在周期的增長(zhǎng)是顯而易見的。它相當(dāng)于把有用功提高到2.6%。和雙注射情況有關(guān)的更好的性能可以根據(jù)李姓等人的工作更容易的畫出來。也可以看圖13,以SI的曲柄角，通過火花塞平面的等值比率分布，在單注射和雙注射兩種情況下是很直觀的。發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的中心位置的火花塞通過一個(gè)黑點(diǎn)被描繪出來。通過把注射分為兩部分，空氣混合燃料和分層的混合物的同質(zhì)性得到加強(qiáng)?；鸹ㄈ恢眉て饒D1

24、3中右邊的汽油蒸汽的更大區(qū)域。在注射器位置對(duì)面靠近活塞壁周圍出現(xiàn)了更大的區(qū)域。在表中以紅色的箭頭呈現(xiàn)。執(zhí)行分析的結(jié)果確認(rèn)了參考的試驗(yàn)性的調(diào)查結(jié)果，如同先前研究的內(nèi)燃機(jī)傳動(dòng)的注射25。在參考25中，闡明了和多注入噴射有關(guān)的汽相和單注入噴射的比較，雖然液滴的滲透能力低一些。事實(shí)上，二次的液滴注射和周圍蒸汽的動(dòng)力交換的結(jié)果是雙注射結(jié)果下的燃油蒸汽分布甚至比單注射更廣泛。以增強(qiáng)分層法和局部同質(zhì)性為特征的方法有助于多注射策略積極去潛在的積極地影響燃燒過程?？紤]的發(fā)動(dòng)機(jī)在靠近汽缸壁周圍和注射器對(duì)面大片區(qū)域存在的問題是不可避免的，但是也許可以通過減少注射壓力得到解決。圖11最優(yōu)的同步兩次噴射策略圖12在最優(yōu)

25、單次噴射和兩次噴射時(shí)缸內(nèi)壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化圖13火花位置在最優(yōu)單次噴射情況下（左）和最優(yōu)雙噴射情況下（右）在曲柄角度的SI下燃油在一個(gè)平面的濃度分布考慮到層狀進(jìn)汽發(fā)動(dòng)機(jī)形成的汽油廢氣的，以下的考慮是很重要的。在精益導(dǎo)入模式下，來源于層狀進(jìn)氣充足的區(qū)域的火焰，可能受到外邊界層狀進(jìn)氣極其貧乏區(qū)域的淬火，導(dǎo)致未燃盡的姓類化合物的增加。汽缸內(nèi)溫度的降低和減少火焰后區(qū)的全部的稀薄燃燒有關(guān)，即使氧氣是可利用的。自從致力于強(qiáng)調(diào)由于拆分注射為兩部分的，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)稀混合氣有效的不同，對(duì)污染物的形成就集中在了這方面。因此和單注射和雙注射有關(guān)的結(jié)果，在下面進(jìn)行了考慮。圖14表明了利用3維軟件模型計(jì)算NO量。因

26、為提高燃燒效率和提高汽缸內(nèi)溫度，噴射可以分為兩個(gè)項(xiàng)目，在這種情況下NQ*略有增長(zhǎng)，例子如圖15,和圓柱軸垂直的平面，曲柄角變量達(dá)到最大極值（平均汽缸最大容積），CA（Tmax附的溫度分布。最后在單注射情況下等于18度ATDC在雙注射情況下等于16度ATDC燃燒室頭的距離平面被描繪出來，與到達(dá)當(dāng)?shù)販囟茸畲笾档狞c(diǎn)相一致。在右邊的雙噴射的情況下，在和注射器相對(duì)的位置，以較高溫度值為特征的更廣泛的區(qū)域是可見的。這表明了了在雙注射情況下NO的最大量。O.OD12圖14在一個(gè)循環(huán)中單次噴射和兩次噴射缸內(nèi)NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化圖15最優(yōu)單次噴射和兩次噴射時(shí)的缸內(nèi)溫度分布注射方式也影響碳?xì)浠衔镌诰植?/p>

27、范圍內(nèi)的產(chǎn)生。圖16描繪了汽缸內(nèi)氣體未燃盡的氣體等值比（燃燒室容積的平均值），在理想的單注射和雙注射的燃燒和膨脹沖程期間。在EVO中，未燃盡的等值比率比注射分為兩部分的情況低一些。從而確認(rèn)了已取得的加強(qiáng)混合物的局部同質(zhì)性的全部的正面效應(yīng)。Cra描angle圖16在單次噴射和兩次噴射時(shí)缸內(nèi)未燃燃料所占比值隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化5、結(jié)論所有發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和現(xiàn)代汽油直噴式內(nèi)燃機(jī)的速度取得的成就確實(shí)是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作，尤其在高負(fù)載時(shí)同質(zhì)的濃混合氣和低負(fù)載時(shí)分層的稀混合氣，復(fù)合型助推的實(shí)現(xiàn)。這就是為什么分開注射也被考慮在內(nèi)燃機(jī)中，類比壓縮點(diǎn)火裝置。雙輪高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的分開注射的優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)可以通過數(shù)值研究實(shí)現(xiàn)。考慮的單缸638cc排水量，四沖程，四個(gè)閥門的發(fā)動(dòng)機(jī)，裝備著6個(gè)洞的噴油器。最后從試驗(yàn)的視角，以單脈沖和兩個(gè)連續(xù)脈沖情況下釋放汽油為特征。在雙注射情況下，釋放相等的氣體量的兩個(gè)連續(xù)脈沖的保壓時(shí)間是不同的