Experimental investigation of GDI injectoer

Abstract

Among the challenges in the internal combustion - spark ignition Gasoline Direct Injection (GDI) engines stayed under spotlight for its ability to be developed in terms of fuel conversion efficiency and emission contaminants. Spray analysis is of great importance for the combustion operation and it is a prerequisite for improving the mixing capabilities of the air/fuel mixture. Momentum flux measurement technique is one of the most interesting approaches that aims to study the spray structure which can be a complement for high-speed imaging and Phase Doppler Anemometry (PDA) analysis. In the present study, two GDI single-hole research injectors, Magneti Marelli with Length to Diameter parameter (L/D)=1; 3 are investigated by means of momentum flux, global and local, under both low and high temperatures. The flash-boiling phenomenon is triggered when static pressure is below fuel saturation pressure at the same temperature which drastically affects the spray structure in terms of decrement in the penetration rate accompanied with an enlargement in the cone angle. N-heptane is used as a fuel under a temperature range 30-120 C, vessel ambient pressure range 40 303 KPa ,energizing time 1500 -3000 distance for the global momentum 5--40 mm and two horizontal planes for local momentum flux 10; 30 mm. Results of high-speed imaging were integrated in terms of cone angle and penetration rate. Furthermore, the results of this study can verify the Computational Fluid Dynamic (CFD) numerical analysis and provide wealthy understanding of the spray evolution.

Günümüzde, yanma motorun optimizasyonunda Benzin Direk Enjeksiyon teknoloji önemli alanlardan biri olmuştur. Günden güne emisyon mevzuatları daha daralmaktadır. Bu motor tasarımcılarının için araştırma yapmalarına engel olmaktadır. İçten yanma motorlarının araştırılması sırasında sprey şekilleri ve analizleri dikkate alınması gerekmektedir. Sprey analisindeki momentum akışının ölçüleri oldukça önemli bir teknik olarak sayılmaktadır. Yüksek hızlı görüntüleme, sprey momentum akışının ölçülerine yardımcı olarak kullanılacaktır. Mevcut çalışmada, araştırma olarak iki tek-delikli GDI Magneti Marelli markalı enjektör kullanılmaktadır. Bu enjektörler için momentum akışı ölçüleri hem global hem de mekansal olarak, yüksek ve düşük sıcaklıklarda yapılmıştır. Adı geçen flaş-kaynama fenomen statik basınç akışkanın basıncından daha düşüktür ve ikiside aynı sıcaklıkta tetiklenmektedir.