基于混沌理論的缸內(nèi)直噴汽油噴霧分析

隨著汽車排放法規(guī)的不斷嚴(yán)格，需要對汽油機(jī)做進(jìn)一步的優(yōu)化，這樣對汽油噴霧進(jìn)行充分的了解變得十分必要，尤其是了解汽油噴霧貫穿距離長度變化和汽油濃度分布的機(jī)理，對汽油機(jī)的優(yōu)化具有重要作用。隨著理論基礎(chǔ)的深入，利用混沌理論對汽油噴霧圖像進(jìn)行分析逐漸成為一種可行的選擇。

利用混沌理論對汽油噴霧進(jìn)行分析時(shí)，需要獲得汽油噴霧成形過程的高亮圖像。而在光學(xué)可視的靜態(tài)高壓容器中可模擬汽油機(jī)的運(yùn)行環(huán)境。采用美國德爾福（Delphi）集團(tuán)生產(chǎn)的8孔電磁噴油器，并采用正辛烷代替標(biāo)準(zhǔn)汽油進(jìn)行汽油噴射試驗(yàn)，噴射壓力設(shè)定為5MPa和20MPa兩個(gè)值。采用日本活圖隆（Photron）精密儀器生產(chǎn)的FASTCAMSA4高速相機(jī)，利用Mie散射技術(shù)獲得汽油噴霧成形過程的高亮圖像。為了方便識別高亮圖像的輪廓，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法將其轉(zhuǎn)化為細(xì)節(jié)更加清晰的灰度圖像，在強(qiáng)化圖像邊緣的同時(shí)，消除不穩(wěn)定因素產(chǎn)生的噪聲干擾。將汽油噴霧貫穿距離長度和汽油濃度分布作為混沌變量，利用混沌理論對得到的灰度圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定兩個(gè)混沌變量隨時(shí)間變化的關(guān)系。同時(shí)，采用計(jì)算混沌變量隨時(shí)間變化關(guān)系的李雅普諾夫指數(shù)和赫斯特指數(shù)，以區(qū)分混沌變量隨時(shí)間變化的周期振蕩部分和隨機(jī)部分，并由此表征汽油噴霧的噴霧特性。在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，則可以將混沌變量作為優(yōu)化指標(biāo)，以獲得最優(yōu)的汽油噴霧特性。

Luigi Allocca et al. SAE 2017-01-0839.

編譯：王祥