第1期（总第228期） 2017年2月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No,1(Serial No.228)
Feb.2017
不同喷油模式下柴油机可用能分析的试验研究
于书海12，马兴兴12，刘瑞1-2，王崇12，崔亚彬12，宋东先1-2，高定伟12
(1.长汽车股份有限公司技术中心，河北保定071000；2.河北省汽车工程技术研究中心，河北保定071000)
摘要：通过台架试验的方法，对1台0.5L单缸荣油机进行了热力学分析，将缸内燃烧所释放能量的热量分布和可用能分布进行计算和比较，在此基础之上比较了喷油规律相关参数对热平衡的影响，提出了相应减少不可损失、提升热效率的解决途径，试验结果表明：在相同工况下，对于不同的喷油模式，燃烧不可逆损失差异不大，差并主要体现在排气损失和其他部分损失；预喷参数和后喷参数对热量分市影响较小，而實油压力和主喷正时的影响较为明显。随着喷油压力的增大或主喷正时的提前，燃烧不可逆程度降低，排气可用能损失减少，热力循环的热效率得以提升，而对于余热能回收，排气中流失的可用能回收的潜力和价值较大，将这一部分能量要善地利用可对整机性能起到明显的改善效果，若排气温度从750K降至500K，通过排气余热能的利用可提升指示功20.91%，达到提升动力性和燃油经济性的目的。
关键词：柴油机；热平衡；余热利用；不可逆损失 DOI: 10,3969/j.issn,1001-2222,2017.01.014
中图分类号：TK421
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)01-0075-08
柴油机的高压共轨系统可对喷油模式进行灵活调节及优化，达到降低燃油消耗率、改善排放的目的。现阶段关于喷油模式对柴油机性能影响的研究大都集中于喷油规律对排放性能的影响[1-3)，而喷油规律对柴油机内部可用能分布的影响还鲜有相关研究。
可以连续地全部转换为功的能即为可用能，又称为拥(exergy）。对于可用能分析，既以热力学第一定律为基础，从量的方面考察能量的平衡，又以热力学第二定律为基础，从质的方面评价能量的品位，可得到内燃机热力过程中系统的傲功能力及其不可逆损失之间的关系，对能量转换的质和量作出全面的评价4，
Ghazikhani等[s]在不同工况下进行了柴油机可用能的分析，重点评价了该方法的节油效果； Taghavifar等["]选用了不同理化性质的燃料，并对压燃式发动机进行了热力学分析；吕锋等7建立了车用柴油机的平衡分析模型，分析了系统的能量分布与损耗。
喷油规律是发动机的重要控制参数，现阶段，基于喷油参数的可用能分析还少有研究，开展这方面研究有助于理解不回喷油模式下，内燃机内部的热
收稿日期：2016-05-23；修回日期：2016-10-17
量分布和可用能分布，有助于深人探求内燃机热效率提升的途径。本研究选取了3种典型的喷油模式，通过试验的手段进行热力学分析，将航缸内燃烧所释放能量的热量分布和可用能分布进行计算和比较，在此基础之上比较了喷油规律相关参数对热平衡的影响，并对减少不可逆损失、提升热效率提出了
相应的解决途径。 1
热平衡分析
基于热力学第一定律对整机进行热平衡分析，热平衡方程为
Q=Qw+Qx+Q+Qoth。
(1)
式中：Q：为柴油机燃料燃烧所产生的总热量；Q为转化为指示功的热量；Q为排气带走的热量；Q为冷却水带走的热量；Q为其他热量损失，这部分热量包括机体与环境的散热、排气带走的动能、未被冷却介质带走的摩擦热损、驱动辅助机械所消耗的热量等。
Q:=m:Hu。
(2)
式中：m：为燃料的质量流量；H。为燃料的低热值，柴油的低热值为42.5MJ/kg。燃料燃烧转化为指示功的热量为
作者简介：于书海（1986—），男，博士，主要研究方向为发动机性能开发;yushuhaitju,edu.cn，