Effect of Gasoline Fuel Additives on Combustion and Engine Performance

2.3.2.1
 
Fuel Injection Pressure 
The effect of an increase in injection pressure can be observed from Figure 2.4 
and Figure 2.5. Increasing injection pressure reduces the size of droplets with a non-
linear relationship prevailing. Larger changes are experienced initially but the effect 
diminishes at high pressures. Lu et al. [141] explain reduction in SMD with reduced 
surface viscosity and cohesion between fuel molecules. The injection pressure effect 
can additionally be seen in Table 2.3. The negative power of ΔP term in the equations 
demonstrates the reduction in droplet size with increasing pressure difference between 
injection and ambient pressures. 

---

2.3 Spray Characterisation 
55 
 
Figure 2.5: Effect of surface tension on Sauter Mean Diameter with varying injection 
pressure [136] 
Researcher 
Equation 
No. 
Knight (1955) 
𝑆𝑀𝐷 = 1.605 ∗ 10
6
(𝛥𝑃)
−0.458
𝑄
′0.209
𝜈
0.215
(
𝐴
𝑜𝑟𝑓
𝐴
eff
)
0.916
2.8 
Hiroyasu and 
Kodota (1974) 
𝑆𝑀𝐷 = 𝐴(𝛥𝑃)
−0.135
𝜌
𝑎
0.121
𝑉
𝑓𝑐
0.131
2.9 
Elkotb (1982) 
𝑆𝑀𝐷 = 6156𝜈
0.737
𝜎
0.385
𝜌
𝑓
0.737
𝜌
𝑎
0.06
𝛥𝑃
−0.54
2.10 
Lefebvre (1987) 
𝑆𝑀𝐷 = 𝐵 (
(𝜎
0.5
𝜇
𝐿
)
𝜌
𝐴
0.5
𝛥𝑃
𝐿
)
0.5
(𝑡𝑐𝑜𝑠𝜃)
0.25
𝐶 (
(𝜎𝜌
𝐿
)
𝜌
𝐴
𝛥𝑃
𝐿
)
0.25
(𝑡𝑐𝑜𝑠𝜃)
0.75
2.11 
Table 2.3: Empirical relationships for SMD and researches that established them [7, 136, 
142, 143]