[发明专利]一种基于碳平衡原理的发动机燃油消耗率计算方法

权利要求书

1.一种基于碳平衡原理的发动机燃油消耗率计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，得到新鲜进气或油气混合气的流量和排气中各含碳气体组分的体积分数；

步骤2，得到单位时间发动机进气的总物质的量；

步骤3，建立燃料的燃烧模型；

步骤4，得到单位时间发动机排气的总物质的量；

步骤5，得到排气中含碳气体组分对应的燃料消耗率；

步骤6，得到碳烟排放对应的燃油消耗率；

步骤7，将步骤5中得到的排气中含碳气体组分对应的燃料消耗率以及步骤6中得到的碳烟排放对应的燃油消耗率相加得到发动机燃油消耗率；

步骤3中所述的燃料的燃烧模型为：

aC_mH_nO_k+bO₂＝cCO+dCO₂+eHC+fH₂+gH₂O

其中，C_mH_nO_k表示燃料分子式，C、H、O分别表示碳元素、氢元素和氧元素，m表示燃料中碳元素的分子式系数；n表示燃料中氢元素的分子式系数；k表示燃料中氧元素的分子式系数；a、b、c、d、e、f、g表示反应方程式系数；

步骤2中所述的单位时间发动机进气的总物质的量为：

式中，表示发动机进气流量，单位为L/h；R_EGR表示EGR率，单位为％；

EGR率R_EGR表示为：

式中：表示引入的废气流量，L/h；表示发动机进气流量，L/h；

步骤4中所述的单位时间发动机排气的总物质的量为：

式中，a、d表示燃烧模型的反应方程式系数，表示单位时间发动机进气的总物质的量，R_EGR表示EGR率，表示CO₂湿基的体积分数，％，表示单位时间排气中含碳气体组分对应的燃料的物质的量，mol/h；

步骤5中所述的排气中含碳气体组分对应的燃料消耗率为：

式中：M_f为燃料的摩尔质量：M_f＝12×m+n+16×k，m表示燃料中碳元素的分子式系数；n表示燃料中氢元素的分子式系数；k表示燃料中氧元素的分子式系数，表示CO湿基的体积分数，表示HC的体积分数；

步骤6中所述的碳烟排放对应的燃油消耗率为：

式中，表示单位时间碳烟中碳元素的质量，ω_HC表示燃料中碳的质量分数，ρ_f表示燃料密度。

2.根据权利要求1所 述的基于碳平衡原理的发动机燃油消耗率计算方法，其特征在于：所述的进气包括吸入的新鲜空气或油气混合气以及上一循环的废气。

3.根据权利要求1所述的基于碳平衡原理的发动机燃油消耗率计算方法，其特征在于：所述的单位时间排气中含碳气体组分对应的燃料的物质的量为：

式中：表示发动机进气流量，表示CO湿基的体积分数，表示HC的体积分数，a、c、d、e表示反应方程式系数。

4.根据权利要求1所 述的基于碳平衡原理的发动机燃油消耗率计算方法，其特征在于：所述单位时间碳烟中碳元素的排放质量为：

式中，为单位时间发动机的碳烟排放质量。