(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 202111655164.4 (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　艾亚全　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 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种涡轮增压发动机全工况最佳压缩与膨 胀深度匹配方法 (57)摘要 本发明属于确定方法， 具体涉及一种涡轮增 压发动机全工况最佳压缩与膨胀 深度匹配方法。 它包括： 通过绘制出的最佳组合方案线上的有效 压缩比与有效膨胀比组合方案使发动机在相应 转速工况下， 缸内外热力循环的能量分配比例达 到最佳， 并使缸内热力循环热功转换与缸外热力 循环增压效果同时达到较高水平， 由此使发动机 达到相应转速下的最高指示热效率与有效功率。 本发明的显著效果是： (1)缸内外热力循环的能 量分配比例达到最佳， (2)发动机 可以稳定运行， 并且由于对燃烧加热量的分配策略最佳， 能量得 到充分利用， (3)使发动机达到相应转速下的最 高指示热效率与有效功率。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 114357646 A 2022.04.15 CN 114357646 A 1.一种涡轮增压发动机全工况最佳压缩与膨胀深度匹配方法， 其特征在于， 包括下述 步骤： 通过绘制出的最佳组合方案线上的有效压缩比与有效膨胀比组合方案使发动机在相 应转速工况下， 缸内外热力循环的能量分配比例达到最佳， 并使缸内热力循环热功转换与 缸外热力循环增压效果同时达到较高水平， 由此使发动机达到相应转速下的最高指示热效 率与有效功率。 2.如权利要求1所述的一种涡轮增压发动机全工况最佳压缩与膨胀深度匹配方法， 其 特征在于： 包括下述 步骤， 步骤1： 确定对象及参数； 步骤2： 获取初始实验数据； 步骤3： 制图； 步骤4： 绘制优选方案 Map图； 步骤5： 确定最佳组合方案线。 3.如权利要求2所述的一种涡轮增压发动机全工况最佳压缩与膨胀深度匹配方法， 其 特征在于： 所述的步骤1包括， 根据实际要确定优化参数发动机的类型和型号， 选择类型和型号一致的发动机作为实 验对象， 选取GT ‑Power性能仿真软件作为实验平台， 发动机转速为发动机标称转速范围， 为 了得到不同转速发动机性能参数， 在每次进行转速调整的时候， 以3 00rpm为最小调整间隔。 4.如权利要求3所述的一种涡轮增压发动机全工况最佳压缩与膨胀深度匹配方法， 其 特征在于： 所述的步骤2包括， 利用进、 排气相位平移模拟实 际发动机的可变正时技术， 实现有效压缩比与有效膨胀 比的可变， 根据外部指定的有效压缩比变化范围和有效膨胀比变化范围， 以及外部指定的 有效压缩比最小变化间隔和有效膨胀比最小变化间隔， 确定有效压缩比研究值个数和有效 膨胀比研究值个数， 在每一个研究转速工况下， 对各选定有效压缩比与有效膨胀比组合方案进行仿真计 算， 分别得到发动机有效功 率与指示热效率， 以及涡轮增压器转轴转速稳定状态， 根据涡轮 增压器转轴转速稳定状态， 进行判断， 如果转速不断提升， 则记为排气能量盈余状态； 如果 转速很快维持稳定， 则记为排气能量平衡状态； 如果转速不断降低， 则记为排气能量亏损状 态。 5.如权利要求4所述的一种涡轮增压发动机全工况最佳压缩与膨胀深度匹配方法， 其 特征在于： 所述的步骤2包括， 外部指定的有效压缩比变化范围为9.2至14.3， 有效压缩比变化最小范围为0.6375； 外 部指定的有效膨胀比变化范围为12.0 至13.9， 有效膨胀比变化 最小范围为0.38。 6.如权利要求5所述的一种涡轮增压发动机全工况最佳压缩与膨胀深度匹配方法， 其 特征在于： 所述的步骤3包括， 将每一转速工况下的上述数据绘制成气泡图， 横坐标为有效压缩比， 纵坐标为有效膨 胀比， 气泡大小为有效功率， 由此区分出发动机可以稳定运行的排气能量平衡区， 以及发动 机无法稳定运行的排气能量盈余与排气能量亏损区。 7.如权利要求6所述的一种涡轮增压发动机全工况最佳压缩与膨胀深度匹配方法， 其权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114357646 A 2特征在于： 所述的步骤4包括， 根据各研究转速下排气能量平衡区的大小和范围， 提取出各研究转速下排气能量平衡 区的外缘线并绘制到一幅图中。 8.如权利要求7所述的一种涡轮增压发动机全工况最佳压缩与膨胀深度匹配方法， 其 特征在于： 所述的步骤5包括， 将优选方案Map图中各转速工况下曲线顶点连接， 连接线为最佳组合方案线， 该数据也 是本申请的输出。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114357646 A 3