[发明专利]一种低温环境下燃油喷雾着火滞燃期的计算方法

说明书

本发明公开了一种低温环境下燃油喷雾着火滞燃期的计算方法，通过计算燃油的滞燃期能够模拟临界条件下燃油喷雾滞燃期随喷油压力增大先减小后增大的趋势，同时还能够得到温度升高时与实验结果相符的喷油压力升高滞燃期单调降低的变化趋势。

技术领域

本发明属于喷雾着火技术领域，具体涉及一种低温环境下燃油喷雾着火滞燃期的计算方法。

背景技术

柴油机在低温条件下的起动问题是目前制约柴油机广泛使用的障碍之一。柴油机冷起动是否具有良好的性能不仅仅会影响整机工作效率和使用寿命，同时也对排放和油耗有着很大程度的影响。因此，如何在柴油机冷起动时优化它的性能成为人们更加关注的问题。随着人们对柴油机更加细致深入的研究，提出了均质燃烧、预混压燃等先进的燃烧技术理念。不过，这些技术在提高了排放燃烧质量的同时需要降低压缩比，这无形之中给发动机的冷起动带来了更大的挑战。

为了实现起动过程中的快速响应和着火的精确控制，滞燃期是研究的主要参量之一。目前的研究主要进行的是较高环境温度下的喷雾着火研究，滞燃期的计算模型也仅适用于环境温度较高的工况。在较高的环境温度下喷雾周围的热量足以保证喷雾内部的温度维持在着火温度范围内，同时喷油压力升高会改善喷雾的雾化质量，因此一般倾向于选择较高的喷油压力以达到更好的喷雾雾化质量从而改善油气混合的质量降低滞燃期。然而在低温环境下，过高的喷油压力会使得喷雾在雾化的过程中从环境吸收过多的热量从而无法正常发生着火。因此，基于高温环境得到的滞燃期计算公式不再适用于低温工况。因此，应针对低温环境的工况建立新的滞燃期预测计算模型。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低温环境下燃油喷雾着火滞燃期的计算方法，能够实现低环境温度低环境密度条件下考虑喷油压力影响的喷雾着火滞燃期预测计算。

本发明提供的一种低温环境下燃油喷雾着火滞燃期的计算方法，包括以下步骤：

基于伯努利方程推导得出不同喷油压力对应的喷油量m_f；根据喷油量m_f计算喷雾油气混合的当量比根据当量比采用以下公式计算得到燃油喷雾的着火滞燃期τ_id：

式中，的P_a为环境压力，E_A为燃料燃烧反应的活化能，R是气体常数，T_avg为油气混合物的平均温度，A、n和k分别为与燃料、喷油及环境参数相关的常数。

进一步地，所述基于伯努利方程推导得出不同喷油压力对应的喷油量m_f的方式为采用以下计算公式计算：

其中，A_nozzle为喷孔截面积，Δt_i为喷油持续期，ρ_f为燃油的密度，P_i为喷油压力，D为喷孔直径。

进一步地，所述油气混合物的平均温度采用以下公式计算：

其中，T_a为环境温度，ΔT为燃油蒸发吸热作用造成的环境温度降低量，r_f为燃油的汽化潜热，c为燃油的热容量，ρ_air为环境密度，A_b为预混火焰面积。

进一步地，所述根据喷油量m_f计算喷雾油气混合的当量比采用以下公式计算：

其中，Z为燃料的理论空燃比，ρ_air为空气密度，V_air为喷雾的卷吸空气体积。

进一步地，所述喷雾的卷吸空气体积采用以下公式计算：