1、直喷汽油机概述

传统的汽油发动机是通过电脑采集凸轮位置以及发动机各相关工况从而控制喷油嘴将汽油喷入进气歧管。汽油在歧管内开始混合，然后再进入到汽缸中燃烧^[1]。空气跟汽油的最佳混合比是14.7/1（也叫理论空燃比），传统发动机由于汽油跟空气是在进气歧管内混合，那么他们只能均匀的混合在一起，所以必须达到理论空燃比才能获得较好的动力性和经济性^[2]，但由于喷油嘴离燃烧室有一定的距离，汽油同空气的混合情况受进气气流和气门开关的影响较大，并且微小的油颗粒会吸附在管道壁上，这就的理论空燃比很难达到，这是传统发动机无法解决的一个问题。

要想解决这一难题，就必须把燃油直接喷射到汽缸中去。直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术，通过一个活塞泵提供所需的100bar以上的压力，将汽油提供给位于汽缸内的电磁喷射器^[3]。

然后通过电脑控制喷射器将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室，通过对燃烧室内部形状的设计，让混合气能产生较强的涡流使空气和汽油充分混合。

然后使火花塞周围区域能有较浓的混合气，其他周边区域有较稀的混合气，保证了在顺利点火的情况下尽可能的实现稀薄燃烧。这就是分层燃烧的精髓所在^[4]。

2、喷雾测量

在能够测量喷雾范围粒径的光学技术中,脉动法(fluctuation method)是近几年发展起来的方法 。该方法最早由Wesely和Ripper等人实际应用到颗粒测量中^[5].

该技术利用透射光信号 , 结合光散射理论和颗粒在空间分布概率规律计算求解颗粒粒径和浓度。由于测量的是透射信号, 而且为了增强信号中有效脉动的份额 ,系统中均采用直径细小的激光光束,所以据此开发的测量系统的光发射和接收端可以做得很小,为仪器的各种在线使用提供了先天优势^[6]。该种测量技术不但可以给出喷雾的粒径, 还可以给出空间体积内的颗粒浓度。因此, 测量结果除了可以用来观察喷雾粒径的变化外 ,还可以用来研究喷雾浓度分布均匀程度。

3、STAR-CD软件理论

全球第一个采用完全非结构化网格生成技术和有限体积方法来研究工业领域中复杂流动的流体分析商用软件包- STAR- CD,是由英国Computational Dynamics Ltd.公司推出,软件名称是由Simulation of turbulent flow in Arbitrary Regions再加上公司名称Computational Dynamics的缩写组合而成^[7]。