[发明专利]一种低温环境下的喷油压力确定方法

说明书

本发明公开了一种低温环境下的喷油压力确定方法，通过实验发现了在低温环境下柴油的着火成功率随喷油压力的变化规律与高温环境下的规律不同，基于上述发现，建立了发动机实际压缩过程中的缸内压缩压力、缸内温度与发动机的转速、压缩比和环境压力间的关系，由此能够计算出发动机在低温环境下具有高着火成功率的喷油压力，且能够有效适用于不同型号的液体燃料发动机，改善了发动机的低温起动性能，提高了发动机低温起动工况的着火成功率。

技术领域

本发明属于喷雾着火测试技术领域，具体涉及一种低温环境下的喷油压力确定方法。

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。

中国南北跨纬度广，在三十多个省、市中有二十个省、市元月份的平均气温在0℃以下，其中的13个省、市的平均气温低于-10℃，4个省、市低于-20℃。同时，这些地区处于低温时期的时间一般在2至4个月，最长可达7个月。这一情况给以上地区发动机的正常运作造成了很大障碍。为了保证我国车辆可以不受温度的制约，稳定可靠的工作，发动机在低温条件下的起动问题也是我们急需探讨和解决的问题。

柴油机顺利着火起动的过程为：燃油在压差的作用下经过喷油器以高速射流的形式喷出燃油形成的液柱，经过雾化会转化成为大量的燃油液滴，在气体运动的作用下，液滴与燃烧室内的高温空气进行热交换并渐渐地向气相燃油转化，同样，在气体运动的作用下气相燃油与空气混合能够形成可燃的混合气，当达到适合的混合气浓度与缸内温度时，可燃气开始着火，同一气缸内多次稳定的着火使得发动机顺利起动。柴油机在低温条件下的喷雾雾化与着火燃烧性能对柴油机可否成功进行冷起动以及冷起动性能的好坏有着从根本上的决定性作用。

在柴油机起动的过程中，环境的温度和发动机的转速都较低，为保证喷油后能迅速地发火燃烧，主要是需要对燃油喷雾的雾化质量进行优化和改善。由于冷起动的过程中温度和进气密度都很低，所以需要通过喷油压力的调整对燃油喷雾的雾化水平进行调节。因此，可以考虑通过喷油压力的改变优化发动机的起动过程。

然而，目前的研究主要进行的是较高环境温度下喷油对着火的影响。在较高的环境温度下，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。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，使用较高喷油压力改善雾化质量的喷油策略不适用于较低环境温度的工况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低温环境下的喷油压力确定方法，能够实现低温环境下高着火成功率的喷油。

本发明提供的一种低温环境下的喷油压力确定方法，包括以下步骤：

步骤1、根据发动机的特性建立发动机的实际压缩压力P_rc与发动机的转速、压缩比和环境压力间的关系，如公式(1)所示：

P_rc＝(1-fn^-0.5)P_inε^k (1)

其中，P_in为发动机的进气压力，k为发动机的绝热指数，ε为发动机的压缩比，n为发动机的转速，f为发动机的能量损失率；

建立发动机的实际缸内温度T_rc与发动机的转速、压缩比和环境温度间的关系，如公式(2)所示：

其中，T_in为发动机的进气温度；