[发明专利]一种柴油机最小压缩比设计方法及控制方法

权利要求书

1.一种柴油机最小压缩比设计方法，其特征在于：在进行柴油机的最小压缩比设计时，根据柴油机启喷转速下无预热进气后最低温度T_1-min与压缩比ε之间的关系：

确定柴油机在启喷转速下的最小压缩比；式中，κ为绝热指数；f＝1-3.68*n^-0.5，n为柴油机转速；P_in为大气压力；

不考虑残余废气，柴油机启喷转速下无预热进气后最低温度T_in-min-start等于最低压缩始点温度T_1-min；

T_in-min-start＝T_1-mmin

考虑残余废气，计算发动机转速上升期间的进气预热后最低温度T_in-min-ramp；

假设在发动机转速上升期Ramp柴油机缸内循环为奥拓循环，假设残余废气和新鲜空气混合后的压缩始点状态为T_mixed和ρ_mixed；把奥拓循环膨胀线延长直至与进气压力线相交，等效于缸内气体膨胀到了大气压力P_in根据燃料低热值LHV、空气定容比热c_v、计算残余废气热力状态T_res和ρ_res：

奥拓循环的定容增压比为：

奥拓循环的等效膨胀比为：

计算残余废气热力状态为：

计算单缸排量V_h的新鲜空气质量m_air-cycle和燃烧室容积V_c的残余废气质量m_res及混合后的总质量m_air-cycle+m_res；

m_res＝V_c·ρ_res

m_air-cycle＝V_h·ρ_in

m_air-cycle+m_res＝(V_h+V_c)·ρ_mixed

假设体积为V_h单缸排量、温度为T_in的新鲜空气和体积为V_c、温度为T_res的残余废气定压绝热混合，混合前后总内能不变，则：

m_res·c_V-res·T_res+m_air-cycle·c_V-air·T_in

＝(m_air-cycle+m_res)·c_V-mixed·T_mixed

假设残余废气定容比热c_V-res、新鲜空气定容比热c_V-air和混合后气体的定容比热c_V-mixed相等，可得残余废气和新鲜空气混合后的压缩始点温度T_mixed为：

当T_mixed等于T_1-min时，新鲜空气的温度T_in为柴油机Ramp期间的最低预热后进气温度T_in-min-ramp，则：

因此，柴油机最低进气温度T_in-min是关于发动机转速的分段函数：启喷转速下没有残余废气作用，T_in-min＝T_in-min-start＝T_1-min；柴油机Ramp过程中，T_in-min＝T_in-min-ramp；

再根据以上柴油机转速上升期间的进气预热后最低温度T_in-min与转速及压缩比ε的关系式确定柴油机在转速上升下的最小压缩比；式中，LHV表示燃料低热值LHV、c_v为空气定容比热；

选择启喷转速下的最小压缩比和转速上升下的最小压缩比中较大值，作为柴油机最后的压缩比。