[發明專利]一種具有低溫適應性的柴油機最小進氣預熱功率設計方法

有效

• 申請號: 202011471866.2
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112594076B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 黎一鍇;史中杰;王東方
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02D41/06
• 分類號: F02D41/06;F02M31/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 梁倩;廖輝

本發明公開了一種具有低溫適應性的柴油機最小進氣預熱功率設計方法，步驟如下：步驟一，以臨界著火條件作為柴油機缸內壓縮終了臨界狀態，計算柴油機最低壓縮始點溫度；步驟二，確定在柴油機的啟噴轉速下和Ramp轉速下的最低預熱后進氣溫度；步驟三，根據空氣的初始流量、初始溫度、最低預熱后進氣溫度及定壓比熱，計算進氣預熱裝置的最小預熱功率，通過改變初始溫度，即可得到不同初始溫度下柴油機的進氣預熱裝置的最小預熱功率；本發明能夠實現柴油機起動過程中隨柴油機轉速、空氣的初始溫度自適應調整進氣預熱裝置的最小進氣預熱功率，改善了現有設計方法的不足，有利于柴油機環境適應性的提高。

技術領域

本發明屬于柴油機技術領域，具體涉及一種具有低溫適應性的柴油機最小進氣預熱功率設計方法。

背景技術

柴油機起動過程中轉速低、漏氣量大、散熱量高，造成缸內壓縮終了溫度及密度降低，柴油噴霧著火滯燃期增加，甚至出現部分自燃或失火等臨界現象。柴油噴霧失火是柴油機冷起動性能差的根本原因。我國幅員遼闊，“南北溫差大，東西海拔差異大”是我國氣候地形的基本特征。我國北邊陲漠河冬季最低溫度可達-52.3℃。在低溫環境中，機油粘度增加導致起動阻力矩急劇增加，柴油機起動過程中將面臨嚴重的動力不足問題。而且低溫環境下柴油噴霧自燃也會愈加困難，將導致柴油機冷起動性能變的更差。

對柴油機進氣進行預熱，將大氣溫度提升后再進入發動機，可以有效提高缸內壓縮終了溫度，是解決柴油機低溫環境下冷起動性能差的重要手段。由于冷起動階段廢氣渦輪增壓器不起作用，僅進氣預熱裝置加熱后的新鮮空氣直接進入柴油機氣缸。以往的柴油機電加熱進氣預熱裝置(或火焰預熱)，其預熱功率(或供油速率)是恒定不變的，進氣預熱功率不隨轉速、大氣溫度的變化而變化。在進氣預熱功率需求最大的工況下確定進氣預熱功率(或供油速率)，而在其他工況下導致預熱功率富余。使用現有進氣預熱設計方法的柴油機，其進氣預熱功率不隨轉速變化而變化，且不具有隨大氣環境溫度變化而變化的環境適應性。

綜上所述，目前進氣預熱設計方法不能確定柴油機起動工程中具有低溫環境適應性的進氣預熱功率。為了提高柴油機低溫環境下的冷起動性能，亟需一種新的具有低溫適應性的柴油機最小進氣預熱功率設計方法。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種具有低溫適應性的柴油機最小進氣預熱功率設計方法，能夠實現柴油機起動過程中隨柴油機轉速、空氣的初始溫度自適應調整進氣預熱裝置的最小進氣預熱功率，改善了現有設計方法的不足，有利于柴油機環境適應性的提高。

本發明是通過下述技術方案實現的：

一種具有低溫適應性的柴油機最小進氣預熱功率設計方法，該方法的具體步驟如下：

步驟一，以臨界著火條件作為柴油機缸內壓縮終了臨界狀態，計算柴油機最低壓縮始點溫度T_1-min，所述計算公式如下；

其中，ε為壓縮比，k為絕熱指數，P_in為大氣壓，f＝1-3.68*n^-0.5，n為柴油機轉速；

步驟二，確定在柴油機的啟噴轉速下和Ramp轉速下的最低預熱后進氣溫度T_in-min；

其中，T_in-min-start為柴油機啟噴轉速下的進氣預熱后最低溫度；T_in-min-ramp為柴油機的Ramp轉速下的進氣預熱后最低溫度，LHV為燃料低熱值，c_v為空氣定容比熱；

步驟三，根據空氣的初始流量m_air、初始溫度T_air、最低預熱后進氣溫度T_in-min及定壓比熱c_p，計算進氣預熱裝置的最小預熱功率P_heat-min，所述計算公式如下：