[發明專利]確定發動機排氣帶走熱量方法

在審

• 申請號: 202111190222.0
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN114036860A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 袁曉軍;曾小春;駱旭薇;王功成;吳相承;黃賢龍
• 申請（專利權）人: 江鈴汽車股份有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G16C20/10;G06F119/08
• 代理公司: 南昌青遠專利代理事務所(普通合伙) 36123
• 代理人: 范文菊

1.一種確定發動機排氣帶走熱量方法，發動機輸入總熱值為：燃油和進氣總熱值；發動機輸出總熱值為：排氣能量、做功能量、冷卻散熱、中冷器散熱和輻射熱，其特征在于，

根據燃燒反應方程式，計算不同空燃比下，將各組分的摩爾份數，轉化為質量分數，計算排氣帶走的熱量值；將冷卻系統散熱作為閉環，根據能量平衡確定冷卻散熱能量值。

2.根據權利要求1所述確定發動機排氣帶走熱量方法，其特征在于，能量平衡計算步驟如下：

首先確定計算工況點；

測試噴油量計算噴油熱值；

測試進氣量計算進氣熱值；

測試渦輪后排氣溫度計算排氣熱值；

散熱器溫差計算冷卻散熱；

測量中冷器溫差計算散熱；

輻射、對流散熱按照總熱量的3％計算。

3.根據權利要求1所述確定發動機排氣帶走熱量方法，其特征在于，排氣總能量計算步驟如下：

確定燃油分子式CaHb中a,b值；

完全燃燒對于氧摩爾數的要求n；

確定過量空氣系數λ；

計算各燃燒組分的摩爾數

計算燃燒組分的總摩爾數；

計算燃燒組分的總摩爾質量kJ/kmol；

各組分的摩爾分數；

各組分的質量分數；

不同溫度下排氣組分比熱容查表；

每1kg排氣質量各組分的熱值；

計算排氣總能量。

4.根據權利要求3所述確定發動機排氣帶走熱量方法，其特征在于，排氣帶走的熱量值計算方法如下：

燃油完全燃燒對氧摩爾數的要求：

燃油化學表達式CaHb
a	13.2
b	24.5
2)摩爾數的要求n kmols]]>	19.3

根據燃燒反應公式：

CaHb+λ*n*(O₂+3.76*N₂)＝a*CO₂+0.5*b*H₂O+(λ-1)*n*O₂+3.76*n*N₂；

CaHb:a,b是燃油的分子數；

燃油完全燃燒對氧摩爾數的要求：n＝a+b/4；

空燃比λ計算：

完全燃燒的理論空燃比；	14.3
過量空氣系數λ	1.60

過量空氣系數λ＝進氣量(測試數據)/噴油量(測試數據)/空燃比；

過量空氣系數指：燃燒1Kmol燃油，需要14.31Kmol空氣，實際進氣量22.8Kmol空氣；

過量空氣系數考核多余的空氣指標：22.8/14.3＝1.6；

排氣組分的摩爾數：

2摩爾數kmols]]>	13.2
2O摩爾數kmols]]>	12.3
2摩爾數kmols]]>	11.6
2摩爾數kmols]]>	116.1
生成產物總摩爾數kmols	153.2

根據燃燒反應公式：

CaHb+λ*n*(O₂+3.76*N₂)＝a*CO₂+0.5*b*H₂O+(λ-1)*n*O₂+3.76*n*N₂；

根據以上公式1Kmol燃油燃燒+λ*n Kmol空氣，生成的產物摩爾數為：

CO₂摩爾數：a＝13.2Kmol；

H₂0摩爾數：0.5*b＝12.3Kmol；

O₂摩爾數：(λ-1)*n＝11.6Kmol；

N₂摩爾數：3.76*n＝116.1Kmol；

由于N₂基本不和O₂反應，可以認為N₂不參與燃燒。

生成總摩爾數153.2kmol；

各組分摩爾數：各組分/生成總摩爾數；

2摩爾分數]]>	0.086
2O摩爾分數]]>	0.080
2摩爾分數]]>	0.076
2摩爾分數]]>	0.758

1Kmol燃油生成的排氣質量kg/kmol燃油；

排放組分摩爾質量＝組分摩爾分數*分子質量；

總質量＝CO₂摩爾分數*44+H₂O摩爾分數*18+O₂摩爾分數*32+N₂摩爾分數*28＝28.9；

排氣組分的質量份數＝1kg排氣中各組分的含量；

各組分的質量/總質量；

2質量分數]]>	0.13
2O質量分數]]>	0.05
2質量分數]]>	0.08
2質量分數]]>	0.74

排氣總能量計算；

由于不同的排氣組分，比熱容不同，因此需要考慮各組分的質量分數；

1kg排氣質量各組分的熱值(kJ/kg)＝1kg排氣中各組分的含量*定壓比熱容(kJ/kg.K)*溫度(K)；

各組分定壓比熱容物性表查到,渦后排溫通過測量得到；

1kg排氣質量總熱值為各組分之和；

2定壓比熱容kJ/kg.K]]>	1.10
2O定壓比熱容kJ/kg.K]]>	2.10
2定壓比熱容kJ/kg.K]]>	1.05
2定壓比熱容kJ/kg.K]]>	1.02
2單位質量熱值kJ/kg]]>	131.1
2O單位質量熱值kJ/kg]]>	95.1
2單位質量熱值kJ/kg]]>	79.8
2單位質量熱值kJ/kg]]>	680.9
總單位質量熱值kJ/kg	986.9
渦后排溫℃	635.0

排氣總功率計算；

排氣質量＝進氣量+噴油量＝22.4+512＝534.4kg/h；

排氣總功率計算＝

1kg排氣質量熱值*排氣質量＝986.9*534.4/3600＝146.5kW；

燃油排氣總能量＝排氣總能量-進氣能量＝146.5-41.9＝104.6kW。