(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111655165.9 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 吴晗　张泽宇　繆升　石智成　 李向荣　 (74)专利代理 机构 北京理工大 学专利中心 11120 代理人 温子云　仇蕾安 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于蒸发过程的柴油机燃烧放热率预 测方法 (57)摘要 本发明属于预测方法， 具体涉及一种基于蒸 发过程的柴油机燃烧放热率预测方法。 它包括下 述内容： 步骤1， 确定公式； 步骤2， 两种模态放热 率归一化换算； 步骤3， 两种模态归一化燃 料消耗 率计算； 步骤4， 两种模态蒸发速率计算； 步骤5， 总燃料蒸发速率计算。 本发明的显著效果是： (1) 本发明利用蒸发速率主控燃烧速率很大程度上 还原了真实的燃烧 过程； (2)复现了实际的喷油、 蒸发和燃烧的时间逻辑关系； (3)可以用于对多 种工况下柴油机 燃烧放热率的快速预测。 权利要求书4页 说明书9页 附图3页 CN 114357759 A 2022.04.15 CN 114357759 A 1.一种基于蒸发过程的柴油机 燃烧放热率预测方法， 其特 征在于， 包括下述内容： 步骤1， 确定公式； 步骤2， 两种模态放热率归一 化换算； 步骤3， 两种模态归一 化燃料消耗 率计算； 步骤4， 两种模态蒸发速率计算； 步骤5， 总燃料蒸发速率计算。 2.如权利要求1所述的一种基于蒸发过程的柴油机燃烧放热率预测方法， 其特征在于： 所述的步骤1包括 将实际燃烧放热率等效为两种燃烧模态的放热率之和， 两种燃烧模态分别为预混燃烧 和扩散燃烧模态， 其中 为实际燃烧放热率； 为预混燃烧模态的放热率； 为扩散燃烧模态 的放热率， 上述单位均为J/s。 3.如权利要求2所述的一种基于蒸发过程的柴油机燃烧放热率预测方法， 其特征在于： 所述的步骤2包括 利用蒸发速率主控燃烧速率， 由此分别将步骤1中以时间计的两种燃烧模态放热率 和 展开为带有 各自归一化燃烧消耗率 和 的公式， 具体公式如下， 以 下各式中的i可为p表征 预混燃烧物理量或d表征扩散 燃烧物理量， 其中 为以时间计的两种燃烧模态燃烧放热率， 其中i是p或者d， 当i是p时 就 是 当i是d时 就是 单位J/s； Hu为所选燃料的质量低位热值， 单位J/g； 为归一化的两种燃烧模态的燃料消耗率， 无量纲； 为以时间计的两种燃烧模态 的燃料蒸发速率， 单位g/s。 4.如权利要求3所述的一种基于蒸发过程的柴油机燃烧放热率预测方法， 其特征在于： 所述的步骤3包括 两种模态归一 化燃料消耗 率利用Watso n公式计算， 计算公式如下： 预混燃烧 模态： 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114357759 A 2扩散燃烧模态： 其中， 为无量纲曲轴转角因子， 式中 为曲轴转角， 为着火时刻， 为燃 烧持续期， 单位均为 °CA。 由于上式将真实曲轴转角无量纲化， 在此式中 值均 不需要输入， 而 τ 值会在0 至1之间变化， 作为输入的因变量； 上述各系数推荐公式如下， C1＝1.78+(1.25 ×10‑8)(rpm·tig)2.4， 其中rpm为转速， 单位 为r/min， 需要根据工况输入； tig为以时间计的滞燃期， 单位 为ms， 具体计算公式如下： 滞燃期分为化学和物理滞燃期两部分， 化学滞燃期使用Hardenberg ‑Hase公式， 公式如 下所示： 其中， tig,ch为化学滞燃期， 单位为ms； vm为活塞平均速度， 单位为m/s， 需要根据实际发 动机结构参数输入； rpm为转速， 单位为r/min， 需要根据选定工况输入； 为 活化能， 单位为kJ/mol， 其中CN为十六烷值， 需要根据选定燃料输入； R＝287为气体状态常 数， 单位为kJ/(kg ·K)； T为缸内的实时温度， 单位为K， 利用发动机性能计算程序实时提供， 可自主编程或使用第三方 软件获得， 物理滞燃期使用Garcia公式， 公式如下： tig,ph＝(3.5×1012)dnozzlepinj‑0.5ρ‑0.3T‑3.3 其中， tig,ph为物理滞燃期， 单位为ms； dnozzle为喷孔直径， 单位为mm， 需要根据选定喷嘴 型号输入； pinj为喷油压力， 单位pa， 需要根据选定喷油系统型号输入； ρ 为缸内环 境密度， 单 位为kg/m3， 可利用进气充量与初始容积之比计算得到， T为缸内 的实时温度， 单位为K， 利用 发动机性能计算 程序实时提供， 可自主编程或使用第三方 软件得到， 由于在滞燃期内缸内容积的变化导致缸温与缸压也是变化的， 因此利用Livengood ‑Wu 积分计算缸内热力状态变化情况 下的滞燃期， 计算公式如下： 其中， tinj为喷油时刻， 单位为ms， 根据选定喷油正时输入； tburn为着火时刻， 单位为ms； tig,ch与tig,ph将上述化学和物理滞燃期代入进行积分计算， 单位均为ms， 通过上述即可计算 出滞燃期tig＝tburn‑tinj， 单位为ms， C1'＝14.2φig‑0.644， φig为着火时刻缸内的平均当量比， 着火时刻缸内的平均当量比计 算公式如下：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114357759 A 3