Theoretical and experimental analysis of the fuel stream in GDI engine

The paper ranges over demonstration of increase in total efficiency of a GDI engine in dependence on the parameters of mixture formation and range of load at determined states of engine work in dependence on the rotational speed of the engine. By use of the newest simulation programme KIVA 3V possibilities of up-to-date methods of calculation of changes of temperatures, pressures, formation of toxic components during the process of stratified charge combustion were presented. The elaborate mathematical models, used in calculations, describing the processes occurring inside the cylinder of the engine permit to create complicated virtual models reflecting the real conditions in a satisfactory way correctness of calculation results is determined by the quality of input data which can be obtained basing on model investigations. In the experimental part investigations on test bed with use of specialist apparatus for visualizations of inside cylinder processes were discussed. By use of visualization observation was performed of the run of the fuel jet from the moment of injection, consequent by rebounding of the fuel from the piston head, on to reaching under the gap between the electrodes of the ignition plug and flame spreading from the moment of ignition till the end of the combustion process. For the determination of the total efficiency of a Gasoline Direct Injection engine, test bed investigations were carried out with the aim to determine the speed and load characteristics of the investigated engine. On this basis, the total efficiency of a GDI engine can be determined.

---

Zakres pracy obejmuje wykazanie zwiększenia sprawności ogólnej silnika GDI w zależności od parametrów tworzenia mieszanki i zakresu obciążenia w określonych stanach pracy silnika w zależności od prędkości obrotowej silnika. Za pomocą programu symulacyjnego KIVA 3V przedstawione zostały możliwości nowoczesnych metod obliczeniowych przebiegów temperatur, ciśnień, powstawania składników toksycznych w czasie procesu spalania ładunku uwarstwionego. Wykorzystane w obliczeniach skomplikowane modele matematyczne opisujące zachodzące procesy wewnątrz cylindra silnika pozwalają na tworzenie skomplikowanych modeli wirtualnych, które w zadowalający sposób odzwierciedlają warunki rzeczywiste. Poprawność wyników obliczeń zdeterminowana jest jakością danych wejściowych, które możemy uzyskać w oparciu o badania modelowe. W części doświadczalnej omówione zostały badania na stanowisku badawczym z wykorzystaniem specjalistycznej aparatury do wizualizacji procesów wewnątrz cylindra. Zakres badań będzie obejmował przeprowadzenie wizualizacji procesu spalania w silniku GDI dla różnych rodzajów obciążeń i parametrów tworzonej mieszanki paliwowo-powietrznej której celem jest analiza procesów zachodzących wewnątrz cylindra obejmująca przygotowanie mieszanki oraz jej spalanie. Do określenia sprawności ogólnej silnika benzynowego z bezpośrednim wtryskiem paliwa zostały przeprowadzone badania stanowiskowe których celem będzie wyznaczenie charakterystyk prędkościowych i obciążeniowych badanego silnika. Na ich podstawie będzie można określić sprawność ogólną silnika benzynowego z bezpośrednim wtryskiem paliwa.