Effect of Gasoline Fuel Additives on Combustion and Engine Performance

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Time after SOI, ms
x = -25mm
x = -20mm
x = -15mm
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4.1 Spray Features 
96 
 
Figure 4.4: Effect of location on droplet size at 50 bar injection pressure 
Figure 4.5: Effect of location on droplet size at 110 bar injection pressure 
Furthermore, an increase in droplet size was seen with increasing distance from 
central axis. This phenomenon was investigated by Moon et.al. [228]. They carried 
out CFD analysis on gasoline direct injection spray formation and its dependence on 
airflow effects at ambient temperature and 90 bar injection pressure. They found it to 
generate a static low pressure region in front of the spray that creates pockets of 
entrained air and also pushes small droplets from the edges to the central regions of 
the spray.
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Time after SOI, ms
x = -35mm
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x = -20mm
x = -15mm
x = -10mm
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Time after SOI, ms
x = -25mm
x = -20mm
x = -15mm
x = -10mm

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4.1 Spray Features 
97 
Another explanation for large droplets to occur on the edges of the spray could 
be the velocity profile. Lu et al. [141] used a PDA system to obtain a spray velocity 
profile under atmospheric back pressure and 60 bar injection pressure conditions and 
found a much reduced droplet velocities on the edges of the spray compared to those 
along the centre line. As was described in Section 2.3.2, spray atomisation quality 
depends on droplet primary and secondary break-up that in turn depends on the 
aerodynamic interactions between the air and fuel droplets. Due to higher velocities 
observed along the central regions of the spray, smaller droplet sizes are expected in 
these areas.