邊界條件對(duì)柴油機(jī)瞬態(tài)過(guò)程能量流及?流的影響規(guī)律研究

朱紅國(guó)，黃德軍，伍晨波，劉長(zhǎng)鋮，楊澤宇，田 徑

（1.中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司，重慶 401122；2.吉林大學(xué)汽車仿真與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130025）

柴油機(jī)以功率范圍廣、熱效率高、比質(zhì)量小、維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于車用動(dòng)力。當(dāng)前，重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)既采用全球統(tǒng)一瞬態(tài)試驗(yàn)循環(huán)（World Harmonized Transient Cycle，WHTC），又在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試工況包含但不限于恒轉(zhuǎn)速變轉(zhuǎn)矩、恒轉(zhuǎn)矩變轉(zhuǎn)速及過(guò)渡工況，表明考察柴油機(jī)排放生產(chǎn)一致性檢查主要通過(guò)瞬態(tài)測(cè)試循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，針對(duì)柴油機(jī)瞬態(tài)工況性能的研究主要側(cè)重于穩(wěn)、瞬態(tài)工況排放規(guī)律對(duì)比分析、性能劣變因素確定及優(yōu)化路徑探索等內(nèi)容，比如典型的恒轉(zhuǎn)速增轉(zhuǎn)矩瞬變過(guò)程，受廢氣渦輪增壓進(jìn)氣延遲響應(yīng)影響、油氣混合不匹配而導(dǎo)致的柴油機(jī)瞬態(tài)工況油耗及排放水平較對(duì)應(yīng)穩(wěn)態(tài)工況（相同轉(zhuǎn)速和油門開度）發(fā)生明顯劣變，由此通過(guò)調(diào)制柴油機(jī)瞬態(tài)過(guò)程油氣混合比例，改善缸內(nèi)油氣時(shí)空分布特征，一定程度上可以抑制發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)性能惡化程度，但由于缺乏揭示瞬態(tài)工況性能劣變機(jī)理方面的研究，難以制定合理有效的瞬態(tài)工況性能優(yōu)化策略，以促使穩(wěn)、瞬態(tài)工況性能接近一致水平。考慮到柴油機(jī)能量和?的流動(dòng)和分布能夠表征燃油從燃燒產(chǎn)生熱能到輸出機(jī)械能、傳熱、排氣能量等各部分能量變化的方向、程度和大小，由此確定柴油機(jī)瞬態(tài)工況能量流變化規(guī)律，揭示柴油機(jī)瞬變過(guò)程能量遷移特征，確定導(dǎo)致瞬態(tài)工況能量劣變的關(guān)鍵因素，進(jìn)而從根源上尋求解決柴油機(jī)瞬變過(guò)程性能劣變的控制方法。

目前，國(guó)內(nèi)外研究者在增壓柴油機(jī)能量流與?流分析方面開展了大量的研究工作，比如VERMA等研究了不同沼氣成分對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程?平衡特征，增大CO體積占比可促使燃燒不可逆性降低。SOHRET等指出提升點(diǎn)燃式氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比可有效促進(jìn)?損失的減少，并且存在?損失最低時(shí)的最佳點(diǎn)火正時(shí)。GAO Jianbing等研究柴油機(jī)工況各部分能量分布，低功率下冷卻液傳熱損失占燃料總能的50%，高功率下冷卻液傳熱損失小于30%。LIU Changcheng等研究EGR對(duì)增壓柴油機(jī)?流分布特征及規(guī)律，高EGR率會(huì)導(dǎo)致傳熱?降低，缸內(nèi)?損失呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)。JAFARMADAR等將EGR引入一臺(tái)柴油-氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)，EGR率從0升至30%時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)?效率自42.4%降至14.1%。LIU Jingping等基于仿真模型進(jìn)行了全工況?平衡研究，指出各類?占比在汽油機(jī)中由高到低依次為?損失、有效功、排氣?和傳熱?，部分負(fù)荷?損比例較低，在中低轉(zhuǎn)速的全負(fù)荷?損比例變化不大。不難看出，當(dāng)前研究主要側(cè)重于穩(wěn)態(tài)工況下能量流規(guī)律及特征分析，而關(guān)于瞬態(tài)工況能量流規(guī)律特征的研究卻鮮有報(bào)道，因此，有必要研究柴油機(jī)瞬態(tài)工況能量流及?流變化規(guī)律，考察邊界參數(shù)的影響機(jī)制等內(nèi)容，以確定提升柴油機(jī)瞬態(tài)性能的優(yōu)化方法。

為此，本研究擬針對(duì)當(dāng)前柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)瞬態(tài)測(cè)試循環(huán)中涉及的典型恒轉(zhuǎn)速增轉(zhuǎn)矩過(guò)程，通過(guò)探討負(fù)荷加載時(shí)間和冷卻系統(tǒng)溫度對(duì)柴油機(jī)瞬態(tài)過(guò)程能量流、?流的影響規(guī)律，從能量利用率角度提出改善瞬態(tài)工況能量利用率的優(yōu)化思路，可為我國(guó)開發(fā)高效低排車用柴油機(jī)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)平臺(tái)建立與理論基礎(chǔ)

1.1 試驗(yàn)平臺(tái)建立

本研究所用的柴油機(jī)為某型號(hào)車用國(guó)V、直列四缸3.8 L、高壓共軌、增壓中冷柴油機(jī)，其基本技術(shù)參數(shù)見表1，增壓柴油機(jī)試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)示意圖，如圖1所示。試驗(yàn)測(cè)控平臺(tái)配備CW260電渦流測(cè)功機(jī)、上海同圓CNFD015燃油流量計(jì)、AVL Indicom燃燒分析儀、AVL 1000空氣流量計(jì)、HORIBA 7400排放分析儀及自制油門控制單元和冷卻水恒溫設(shè)備等，結(jié)合毫秒級(jí)A/D數(shù)據(jù)采集卡和高速傳感器構(gòu)建的實(shí)時(shí)（10 ms）測(cè)量系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)樣機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩、進(jìn)排氣溫度和壓力、油耗、空氣量、缸內(nèi)特征參數(shù)等的實(shí)時(shí)測(cè)量和記錄，測(cè)量及響應(yīng)精度均滿足瞬態(tài)工況性能試驗(yàn)要求。此外，柴油機(jī)共軌平臺(tái)下的工況控制最終信號(hào)為油門電壓，借助單片機(jī)高響應(yīng)和高精度的控制優(yōu)點(diǎn)，配合電渦流測(cè)功機(jī)可實(shí)現(xiàn)典型瞬態(tài)工況的重復(fù)再現(xiàn)。

圖1 增壓柴油機(jī)試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)

表1 試驗(yàn)柴油機(jī)參數(shù)

1.2 能量流/?流分析理論基礎(chǔ)

基于熱一律和熱二律構(gòu)建的能量分析方法，分別側(cè)重于揭示柴油機(jī)工作過(guò)程中能量在“數(shù)量”上的轉(zhuǎn)換、傳遞、利用和損失，以及從系統(tǒng)可用能的角度反映工作過(guò)程中的不可逆損失，揭示柴油機(jī)工作過(guò)程能量轉(zhuǎn)換、傳遞過(guò)程中的“品質(zhì)”變化，可以揭示柴油機(jī)瞬態(tài)工況能量平衡特征。

從總能量角度對(duì)增壓柴油機(jī)的工作過(guò)程做熱力學(xué)分析，對(duì)于一個(gè)完整循環(huán)，能量平衡關(guān)系如式（1）所示。

單位時(shí)間內(nèi)柴油放熱量及有效功率的計(jì)算分別如式（2）和式（3）所示。

式中：為柴油放熱量；為有效功；為排氣能量；為傳熱量；為不完全燃燒損失能量；為雜項(xiàng)損失能量；為燃料的低熱值；為柴油流量；為瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩；為轉(zhuǎn)速；為時(shí)間。

對(duì)排氣能量和傳熱量進(jìn)行計(jì)算，相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法如式（4）和式（5）所示。

式中：為燃油質(zhì)量流量；為進(jìn)氣質(zhì)量流量； 為第種氣體的定壓比熱；X為排氣中第種物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；為進(jìn)氣中物質(zhì)的總數(shù)； 為第種氣體的定壓比熱；X為進(jìn)氣中第種物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；為進(jìn)氣溫度；為冷卻液質(zhì)量流量；為冷卻液比熱容；為柴油機(jī)冷卻液出口溫度；為柴油機(jī)冷卻液入口溫度。

燃料的不完全燃燒損失量的計(jì)算如式（6）所示：

式中：為不完全燃燒燃料量。

各部分能量占比的計(jì)算如式（7）所示：

式中：為各部分能量占比；為各部分能量。

此外，從系統(tǒng)可用能的角度對(duì)柴油機(jī)工作過(guò)程做熱力學(xué)分析，對(duì)開口系統(tǒng)而言，可用式（8）對(duì)一個(gè)完整循環(huán)下的?流變化進(jìn)行描述。

式中：為燃料?；為傳熱?；為有效功；為排氣?；為燃料不完全燃燒損失?；為?損失。

本研究將柴油近似地看做只由碳?xì)湓咏M成，對(duì)于分子式為CH形式的燃料，單位質(zhì)量的燃料?及其變化率可用式（9）計(jì)算得到。

不完全燃燒損失?包含燃料不完全燃燒及未燃燒損失兩部分，并從尾氣排放物體積分?jǐn)?shù)推算完全燃燒和不完全燃燒所用燃料量，剩余為未燃燃料量，由此計(jì)算總的不完全燃燒?。

排氣?包含排氣熱力學(xué)?和排氣化學(xué)?兩部分，即

各部分?占比的計(jì)算如式（11）所示。

式中：為各部分?占比；為各部分?。

2 邊界參數(shù)對(duì)柴油機(jī)能量流的影響規(guī)律

2.1 負(fù)荷加載時(shí)間對(duì)柴油機(jī)能量流的影響規(guī)律

為分析恒轉(zhuǎn)速增轉(zhuǎn)矩瞬變過(guò)程負(fù)荷加載時(shí)間對(duì)柴油機(jī)能量流的影響規(guī)律，本研究嘗試在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為1 900 r/min的工況下，利用油門控制器調(diào)制油門電壓，使轉(zhuǎn)矩分別在3 s、5 s、7 s時(shí)，從10%負(fù)荷勻速加載至100%負(fù)荷，再保持100%負(fù)荷工況至穩(wěn)定狀態(tài)，同步記錄與能量流和?流計(jì)算相關(guān)的排氣溫度、進(jìn)氣流量、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等狀態(tài)參數(shù)。瞬變過(guò)程油門規(guī)律設(shè)定如圖2所示。

圖2 瞬變過(guò)程油門規(guī)律設(shè)定

不同負(fù)荷加載時(shí)間下的能量占比變化，如圖3所示。由圖可知，各項(xiàng)能量占比隨著加載時(shí)間的減少，其幅值變化加劇，不同加載時(shí)間下均呈現(xiàn)出一致的變化特征。負(fù)荷加載初期，加載始點(diǎn)的熱效率相較于其他工況段數(shù)值較低，且初期加載過(guò)程的氧氣含量充足，燃燒較為充分，所以不完全燃燒損失較小且熱效率有所上升；加載至中期，由于增壓器遲滯效應(yīng)導(dǎo)致的新鮮充量相比于對(duì)應(yīng)穩(wěn)態(tài)工況有明顯降低，不完全燃燒份額增加，無(wú)助于熱效率的提升，直至加載后期因增壓器遲滯效應(yīng)進(jìn)一步加劇導(dǎo)致熱效率持續(xù)降至最低；在100%負(fù)荷工況后的穩(wěn)定階段，增壓器延遲響應(yīng)隨時(shí)間增加而逐漸減小，缸內(nèi)油氣混合狀態(tài)恢復(fù)至同水平的穩(wěn)態(tài)工況，柴油機(jī)熱效率升高至穩(wěn)態(tài)工況值。3 s加載結(jié)束時(shí)刻下的熱效率較穩(wěn)態(tài)值降低了約8.4%，不完全燃燒占比較穩(wěn)態(tài)值增加了約21%。由此可見，加載時(shí)間延長(zhǎng)有助于增壓器減緩遲滯效應(yīng)，促進(jìn)稀燃油氣混合特征，7 s加載過(guò)程熱效率較3 s加載約高7%。

圖3 不同負(fù)荷加載時(shí)間下各能量占比

此外，加載過(guò)程噴油量增加也導(dǎo)致排氣能量和燃料理論放熱量相應(yīng)增加，但排氣能量的增幅相對(duì)較小，排氣能量占比隨負(fù)荷增大而逐漸降低；傳熱能量占比在加載時(shí)間內(nèi)逐漸減少，最終保持不變，相比燃料理論放熱量的增量，傳熱能量短時(shí)間內(nèi)增加較慢，所以傳熱能量占比逐漸降低；雜項(xiàng)能量損失在瞬變過(guò)程中均略微上升，直至穩(wěn)定段末期趨于緩和，而雜項(xiàng)損失主要來(lái)源于柴油機(jī)體表面的熱對(duì)流、熱輻射等。

2.2 進(jìn)氣溫度對(duì)柴油機(jī)能量流的影響規(guī)律

為分析中冷器冷卻特性對(duì)柴油機(jī)能量流的影響規(guī)律，針對(duì)3 s恒轉(zhuǎn)速增轉(zhuǎn)矩瞬變過(guò)程進(jìn)行了不同進(jìn)氣溫度（30～70℃）對(duì)柴油機(jī)瞬態(tài)能量流影響規(guī)律的研究。加載過(guò)程中不同進(jìn)氣溫度下的能量占比變化如圖4所示。由圖可知，熱效率占比在加載過(guò)程中呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)；進(jìn)氣溫度越低，其比熱越高，且較高的進(jìn)氣密度可以促進(jìn)瞬態(tài)工況下缸內(nèi)油氣均勻混合的程度，有利于熱效率的提升，數(shù)據(jù)體現(xiàn)為加載結(jié)束時(shí)，30℃進(jìn)氣溫度下的熱效率相較于70℃時(shí)高約5%，且30℃低進(jìn)氣溫度下恢復(fù)至同水平穩(wěn)態(tài)工況比70℃時(shí)約少2.5 s。

這種場(chǎng)景主要適用于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有許多分支網(wǎng)絡(luò)，利用該方法，就可以將內(nèi)部各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間建立起虛擬專用網(wǎng)，從而提高網(wǎng)絡(luò)配置。

圖4 不同進(jìn)氣溫度下的能量占比變化

此外，在3 s加載時(shí)間內(nèi)，不同進(jìn)氣溫度下的排氣能量占比隨加載過(guò)程逐漸降低，加載末期占比降至最低，主要是由于進(jìn)氣溫度升高時(shí)，瞬態(tài)過(guò)程排氣能量與燃料理論放熱量均同時(shí)增加，但排氣能量增量較小，且較高的進(jìn)氣溫度導(dǎo)致瞬態(tài)工況燃燒滯燃期略有縮短，不完全燃燒及傳熱特征略有加強(qiáng)（該能量占比略有增大），較高的排氣溫度也使排氣能量相應(yīng)提升。

2.3 冷卻液溫度對(duì)柴油機(jī)能量流的影響規(guī)律

為分析柴油機(jī)冷卻特性對(duì)柴油機(jī)能量流的影響規(guī)律，針對(duì)3 s恒轉(zhuǎn)速增轉(zhuǎn)矩瞬變過(guò)程，進(jìn)行了不同冷卻液溫度（60～90℃）對(duì)柴油機(jī)瞬態(tài)能量流影響規(guī)律的研究。不同冷卻液溫度下的能量占比變化，如圖5所示。由圖可知，熱效率在加載過(guò)程中的整體變化趨勢(shì)與進(jìn)氣溫度結(jié)論基本一致；提高冷卻液溫度對(duì)缸內(nèi)燃燒過(guò)程影響較小，體現(xiàn)為不完全燃燒損失及其占比受冷卻溫度影響小，但可以減少氣缸傳熱損失（低的傳熱占比），強(qiáng)化瞬態(tài)過(guò)程缸內(nèi)等效絕熱特征，改善高溫工質(zhì)的熱功轉(zhuǎn)化過(guò)程，促進(jìn)同一加載時(shí)刻下熱效率的提升，數(shù)據(jù)體現(xiàn)為90℃冷卻液溫度下的熱效率整體均高于60℃下的熱效率，兩者最小相差約為3%。

圖5 不同冷卻液溫度下的能量占比變化

此外，負(fù)荷加載同一時(shí)刻下排氣溫度及進(jìn)氣量均隨冷卻液溫度的增加而略有升高；加載初期冷卻液溫度對(duì)進(jìn)氣量影響小，排氣能量增量與理論放熱數(shù)量懸殊，初期排氣能量占比基本一致；至加載后期，高冷卻液溫度下排氣能量增量比重增大，直至穩(wěn)定階段逐漸趨于一致。柴油機(jī)體表面產(chǎn)生的熱對(duì)流、熱輻射等雜項(xiàng)損失占比在冷卻溫度為80℃的瞬態(tài)過(guò)程和穩(wěn)定階段均處于最高值，表明冷卻水溫是造成雜項(xiàng)損失的主要因素之一。

3 邊界條件對(duì)柴油機(jī)?流的影響

3.1 負(fù)荷加載時(shí)間對(duì)柴油機(jī)?流的影響規(guī)律

在3 s、5 s、7 s不同負(fù)荷加載時(shí)間下的?流占比，如圖6所示。結(jié)合圖3對(duì)比可知，無(wú)論負(fù)荷加載時(shí)間長(zhǎng)短，加載過(guò)程?效率與熱效率均呈現(xiàn)了相似的變化特征，且由于單位質(zhì)量燃料的燃料?大于其低熱值，?效率整體小于熱效率；排氣項(xiàng)與傳熱項(xiàng)的能量與?占比呈現(xiàn)一致趨勢(shì)，且能量占比整體大于?占比，特別是排氣項(xiàng)中小負(fù)荷階段兩者占比差距大，可以認(rèn)為進(jìn)氣延遲對(duì)缸內(nèi)油氣混合影響小，排氣攜帶的能量大部分已在缸內(nèi)轉(zhuǎn)化為有用功，而大負(fù)荷加載階段（空氣量不足）乃至穩(wěn)定階段（稀燃程度弱）這一特征削弱明顯，表明缸內(nèi)油氣混合程度直接影響排氣能量利用水平。

圖6 不同負(fù)荷加載時(shí)間下?流占比

考慮到?損主要源自缸內(nèi)燃燒過(guò)程中的不可逆損失，負(fù)荷加載過(guò)程不完全燃燒?占比增大且?損占比與之呈現(xiàn)相反趨勢(shì)，主要是由于混合油氣不匹配導(dǎo)致燃料不燃燒及不完全燃燒的可能性加劇，燃料自身質(zhì)能沒(méi)有得到充分應(yīng)用，以至?損降低，但燃料完全燃燒份額減少不利于燃料在加載做功過(guò)程時(shí)能量利用率的提升；進(jìn)入工況穩(wěn)定階段，趨于緩和的進(jìn)氣裕量有助于油氣均勻混合程度，減少燃料不完全燃燒份額，燃燒過(guò)程不可逆損失增大，但可以促進(jìn)缸內(nèi)做功過(guò)程能量利用率的提升。

此外，對(duì)比不同負(fù)荷加載時(shí)間下的?流占比可知，加載時(shí)間越長(zhǎng)，增壓延遲響應(yīng)特征減弱，缸內(nèi)油氣混合狀態(tài)越趨向于穩(wěn)態(tài)工況特征，有助于在提升傳熱及排氣能量轉(zhuǎn)化能力的同時(shí)，整體減少不完全燃燒份額，?損略有增大但燃料能量利用率有所提升，促使負(fù)荷加載后期?效率明顯改善，數(shù)值基本保持在36%左右。由此可見，結(jié)合能量流及?流分析角度，負(fù)荷加載時(shí)長(zhǎng)在調(diào)制油氣混合、改善能質(zhì)利用及能量轉(zhuǎn)化方面有重要影響。

3.2 冷卻系統(tǒng)溫度對(duì)柴油機(jī)?流的影響規(guī)律

在3 s恒轉(zhuǎn)速增轉(zhuǎn)矩過(guò)程中，不同進(jìn)氣溫度（基于中冷系統(tǒng)冷卻特性，30～70°C）下?流占比對(duì)比，如圖7所示。由圖可知，負(fù)荷加載過(guò)程?流與能量流變化規(guī)律基本一致；進(jìn)氣溫度對(duì)缸內(nèi)燃料燃燒特征影響較?。ㄍ耆c不完全燃燒份額），不完全燃燒?與?損呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，且數(shù)值上趨于一致，表明在不同進(jìn)氣溫度下的加載過(guò)程中，其?損主要源自進(jìn)氣延遲響應(yīng)下的燃燒不可逆損失；進(jìn)氣溫度升高導(dǎo)致缸內(nèi)燃燒滯燃期提前，擴(kuò)散燃燒份額增大并增大排氣溫度，使同一加載時(shí)刻排氣?占比隨進(jìn)氣溫度升高而增大，而在高進(jìn)氣溫度下越接近加載末期，排氣攜帶能量特征受進(jìn)氣溫度影響越弱（相較于進(jìn)氣延遲），表明進(jìn)氣溫度對(duì)排氣?的影響主要體現(xiàn)在加載中小負(fù)荷階段；此外，進(jìn)氣溫度升高所引起的燃燒持續(xù)期增長(zhǎng)也導(dǎo)致缸內(nèi)大量可用能從氣缸壁傳出，加載階段因油氣混合不均導(dǎo)致的燃燒惡化更加劇了傳熱?增大的特征，綜合表明高進(jìn)氣溫度無(wú)助于?效率的提升。

圖7 不同進(jìn)氣溫度下?流占比

在3 s恒轉(zhuǎn)速增轉(zhuǎn)矩過(guò)程中，不同冷卻液溫度（70～90℃）下的?流占比，如圖8所示。由圖可知，水溫同樣對(duì)缸內(nèi)燃料燃燒特征影響小，加載階段不完全燃燒?和?損變化趨勢(shì)與進(jìn)氣溫度調(diào)制下的規(guī)律一致，且數(shù)值上趨于一致；高冷卻液溫度改善燃燒室的絕熱特征，減少氣缸壁傳熱量的同時(shí)，也減少了傳熱量中有用功的傳出份額，表現(xiàn)為傳熱?在負(fù)荷加載同時(shí)刻下明顯降低；加載過(guò)程中，80℃水溫存在最低排氣?，且在中、大負(fù)荷階段表現(xiàn)尤為明顯，考慮到冷卻溫度是構(gòu)建缸內(nèi)熱氛圍狀態(tài)的主要因素之一，適當(dāng)水溫有助于調(diào)制缸內(nèi)燃燒滯燃期和燃燒重心，促使更大排氣能量份額參與缸內(nèi)膨脹做功。結(jié)合圖8中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，傳熱?受冷卻水溫影響最大，因而90℃水溫加載過(guò)程?效率最高。

圖8 不同冷卻液溫度下?流

綜上所述，負(fù)荷加載過(guò)程中缸內(nèi)燃料能質(zhì)利用受冷卻系統(tǒng)溫度影響小，進(jìn)氣延遲響應(yīng)仍是?損產(chǎn)生的主要原因；?效率受冷卻系統(tǒng)溫度的影響主要體現(xiàn)在傳熱?和排氣?兩方面，基于冷卻系統(tǒng)溫度調(diào)制缸內(nèi)熱氛圍狀態(tài)及絕熱特征，減少缸壁傳熱和排氣過(guò)程有用能損失，有助于提升發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷加載過(guò)程的?效率。

4 結(jié)論

在車用增壓柴油機(jī)典型恒轉(zhuǎn)速增轉(zhuǎn)矩瞬變過(guò)程中，調(diào)節(jié)負(fù)荷加載時(shí)間及冷卻系統(tǒng)溫度，探究邊界參數(shù)對(duì)增壓柴油機(jī)典型瞬變工況下能量流和?流的影響規(guī)律，得到以下結(jié)論：

（1）受增壓器進(jìn)氣延遲響應(yīng)特征的影響，負(fù)荷加載過(guò)程缸內(nèi)燃料不完全燃燒份額增大，燃料質(zhì)能未能充分應(yīng)用以致?損降低，但不利于缸內(nèi)熱功轉(zhuǎn)換能力的提升，這一特點(diǎn)在短時(shí)負(fù)荷加載過(guò)程中表現(xiàn)尤為明顯，并加劇了排氣項(xiàng)及傳熱項(xiàng)能量與?占比在加載時(shí)間段內(nèi)的劣化程度，導(dǎo)致熱效率和?效率總體呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。

（2）負(fù)荷加載過(guò)程缸內(nèi)燃料能質(zhì)利用受冷卻系統(tǒng)溫度影響小，?效率受冷卻系統(tǒng)溫度的影響主要體現(xiàn)在傳熱?和排氣?兩方面，降低進(jìn)氣溫度或提升冷卻水溫，有助于減少傳熱及排氣過(guò)程能量損失及其中的可用能份額，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷加載過(guò)程?效率的提升。

（3）在負(fù)荷加載3～7 s、冷卻液溫度60～100℃、進(jìn)氣溫度30～70℃的變化范圍前提下，熱效率可柔性調(diào)制能力分別為6%、3%和5%，可以認(rèn)為調(diào)制柴油機(jī)負(fù)荷加載時(shí)間和冷卻系統(tǒng)溫度，有助于改善缸內(nèi)熱氛圍狀態(tài)及絕熱特征，是提升柴油機(jī)瞬態(tài)工況能量利用率的關(guān)鍵因素。