(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210638204.2 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 北京氢燃科技有限公司 地址 102502 北京市房山区燕山 东流水路 26号10幢3 02室 (72)发明人 孙柏刚　罗庆贺　赖丰羽　 (74)专利代理 机构 北京华夏正 合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11017 专利代理师 韩登营 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01) F02B 43/10(2006.01) F02B 37/00(2006.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 增压氢内燃机的增压器的选型方法、 装置及 增压氢内燃 机 (57)摘要 本申请提供了增压氢内燃机的增压器的选 型方法， 根据氢内燃机匹配点和过量空气系数计 算空气流量与氢气流量； 根据氢气与空气反应化 学式， 结合过量空气系数计算氢内燃机的排气组 分质量分数； 设定增压器的涡轮入口处排气温 度， 结合排气组分质量分数确定该设定的排气温 度下构成排气的混合气体的定压比热容； 根据氢 内燃机匹配点预计的目标有效热效率、 传热比 例， 结合混合气体的定压比热容计算涡 轮入口处 排气温度理论值， 当该排气温度理论值和设定的 涡轮入口处排气温度的差值在阈值内， 设定的涡 轮入口处排气温度为确定出的排气温度； 基于确 定出的排气温度， 结合增压器的压气机的参数确 定出涡轮膨胀比。 本申请选型的增压器与氢内燃 机匹配度更好。 权利要求书2页 说明书12页 附图3页 CN 115130280 A 2022.09.30 CN 115130280 A 1.一种增压氢内燃 机的增压器的选型 方法， 其特 征在于， 包括： 根据氢内燃 机匹配点以及给定的过量空气系数计算空气流 量与氢气流 量； 根据氢气与空气反应的化学方程式， 结合所述过量空气系数计算氢内燃机的排气组分 质量分数； 设定增压器的涡轮入口处排气 温度， 结合所述排气组分质量分数确定该设定的排气 温 度下构成所述 排气的混合气体的定 压比热容； 根据氢内燃机匹配点预计的目标有效热效率、 传热比例， 结合所述混合气体的定压比 热容计算所述涡轮入口处排气温度理论值， 当该排气温度理论值和所述设定的涡轮入口处 排气温度的差值在阈值内， 所述设定的涡轮入口处排气温度为确定出的涡轮入口处排气温 度； 基于所述确定出的涡轮入口处排气 温度， 结合增压器的压气机的参数确定出增压器的 涡轮膨胀比。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 当所述排气 温度理论值和所述设定的涡轮 入口处排气温度的差值不在阈值内， 调整所述设定的涡轮入口处排气温度， 重新确定行所 述排气的混合气体的定 压比热容并重新计算所述涡轮入口处排气温度理论 值。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述计算空气流量与氢气流量， 根据 下 述公式计算： 其中， MC为空气流量； MH为氢气流量； Pe为氢内燃机匹配点中的目标功率； Hu为氢气热值； η为氢内燃机匹配点中的目标有效热效率； L0为每千克氢气完全燃烧时理论上所需的空气 量； λ为过量空气系数。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 所述氢气与空气反应的化学 方程式为： 2H2+λ O2+3.71λN2＝2H2O+( λ‑1)O2+3.71·λN2； 所述计算氢内燃 机的排气组分质量分数， 根据下述公式计算： 其中， H2为氢气； O2为氧气； N2为氮气； H2O为水， 这里表示水蒸气； 表示氢内燃机的 排气中的水蒸气质量分数， 表示氢内燃机的排气中的氧气质量 分数； 表示氢内燃机 排气中的氮气质量分数。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述确定该设定的排气 温度下构成所述排 气的混合气体的定 压比热容， 根据下述公式计算： 其中： Cp mix为混合气体的定压比热容； 为水蒸气对应的定压比热容； 为氧气权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130280 A 2对应的定 压比热容； 为氮气对应的定 压比热容。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述计算所述涡轮入口处排气温度理论 值， 根据下述公式计算： 其中： Tt2为涡轮入口处排气温度理论值； ηcooling为传热比例， Cp intake为进气的定压比热 容； TC2为进气经 过中冷器后的温度。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述确定出增压器的涡轮膨胀比， 根据下 述公式计算： 其中， ηtL＝ ηsL·ηmL·ηsT·ηmT 其中： 为增压器的涡轮膨胀比； p4t为涡轮出口的压力； p3t为涡轮入口的压力； p2t为压 气机出口的压力； p1t为压气机入口的压力； kL为压气机内气体绝热指数； 为通过压气机 的气体流量； 为通过涡轮的气体流量； Tc1为压气机入口处的进气温度； Tt1为所述确定出 的涡轮入口处排气温度； κ T为涡轮内气体绝热指数； ηTL表示总的涡轮增压器效率； ηsL为压气机的等熵效率； ηmL为压气机的机械效率； ηs为涡 轮的等熵效率； ηmT为涡轮的机 械效率。 8.一种增压氢内燃 机的增压器的选型装置， 其特 征在于， 包括： 第一计算单元， 用于根据氢内燃机匹配点以及给定的过量空气系数计算空气流量与 氢 气流量； 第二计算单元， 用于根据氢气与空气反应的化学方程式， 结合所述过量空气系数计算 氢内燃机的排气组分质量分数； 第三计算单元， 用于设定增压器的涡轮入口处排气温度， 结合所述排气组分质量分数 确定该设定的排气温度下构成所述 排气的混合气体的定 压比热容； 第四计算单元， 用于根据 氢内燃机匹配点预计的目标有效热效率、 传热比例， 结合所述 混合气体的定压比热容计算所述涡轮入口处排气温度理论值， 当该排气温度理论值和所述 设定的涡轮入口处排气温度的差值在阈值内， 所述设定的涡轮入口处排气温度为确定出的 涡轮入口处排气温度； 第五计算单元， 用于基于所述确定出的涡轮入口处排气温度， 结合增压器的压气机的 参数确定出增压器的涡轮膨胀比。 9.一种增压氢内燃 机， 其特征在于， 包括氢内燃 机和增压器， 所述增压器包括涡轮和压气机， 所述涡轮和所述压气机联动设置， 所述涡轮耦合于氢 内燃机的排气侧， 所述压气 机耦合于氢内燃机的空气进气侧， 所述增压器使用权利要求 1‑7 任一所述的增压氢内燃 机的增压器的选型 方法进行选型。 10.一种计算设备， 其特 征在于， 其包括存 储器和处 理器， 其中： 存储器上存储有程序指令， 所述程序指令当被处理器执行时使得所述处理器执行权利 要求1‑7任一所述的增压氢内燃 机的增压器的选型 方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130280 A 3