发动机燃烧室设计方法、发动机燃烧室及发动机与流程

本发明涉及发动机设计，尤其涉及一种发动机燃烧室设计方法、发动机燃烧室及发动机。

背景技术：

1、随着环保意识的逐渐普及，对于发动机，如柴油发动机等的排放要求也越来越高。因此，对于发动机的燃烧系统的要求也愈发严苛。柴油发动机等的燃烧方式为扩散燃烧，通过喷油器设计匹配复杂燃烧室型线，以实现缸内柴油与空气的均匀混合，从而实现较好的燃烧效果。

2、燃烧室形状以及与之匹配的喷油器参数是燃烧系统开发的主要对象。目前通常依靠人工经验进行燃烧室设计开发以及喷油器参数匹配，缺少系统化的设计流程，需要计算和试验大量的方案，开发周期较长，成本较高。并且，设计开发过程中，并未考虑缸盖火力面温度对于燃烧室形状设计的影响，导致重复计算与方案无效。

技术实现思路

1、本发明提供一种发动机燃烧室设计方法、发动机燃烧室及发动机，用以解决现有技术中依靠人工经验进行燃烧室设计开发，缺少系统化的设计流程，需要计算和试验大量的方案，开发周期较长，成本较高，以及设计开发过程中，并未考虑缸盖火力面温度对于燃烧室形状设计的影响，导致重复计算与方案无效的问题。

2、本发明提供一种发动机燃烧室设计方法，包括：

3、获取燃烧室的缸盖的火力面的目标温度，所述目标温度为通过试验测量得到的多个火力面温度值中的最大值，或者为通过仿真计算得到的所述缸盖的火力面的最高温度值；

4、基于所述目标温度，得到至少一个第一目标参数的第一目标取值范围，所述第一目标取值范围与所述目标温度相对应，所述第一目标参数为所述燃烧室的喉口深度或喉口上方平台夹角，所述喉口上方平台夹角指喉口与发动机的活塞顶面之间的夹角；

5、基于所述第一目标取值范围，对对应的所述第一目标参数设定至少一个水平；

6、基于全部所述第一目标参数的所述水平，进行发动机燃烧室设计，得到至少一个燃烧室方案。

7、可选地，所述基于所述目标温度，得到至少一个第一目标参数的第一目标取值范围的步骤包括：

8、在所述第一目标参数为所述喉口深度，且所述目标温度大于预设的温度阈值的情况下，将预设的第一喉口深度取值范围确定为所述喉口深度的所述第一目标取值范围；

9、在所述第一目标参数为所述喉口深度，且所述目标温度小于所述温度阈值的情况下，将预设的第二喉口深度取值范围确定为所述喉口深度的所述第一目标取值范围；

10、在所述第一目标参数为所述喉口上方平台夹角，且所述目标温度大于所述温度阈值的情况下，将预设的第一平台夹角取值范围确定为所述喉口上方平台夹角的所述第一目标取值范围；

11、在所述第一目标参数为所述喉口上方平台夹角，且所述目标温度小于所述温度阈值的情况下，将预设的第二平台夹角取值范围确定为所述喉口上方平台夹角的所述第一目标取值范围。

12、可选地，还包括：

13、在获取所述目标温度失败的情况下，将预设的第三喉口深度取值范围确定为所述喉口深度的所述第一目标取值范围，将预设的第三平台夹角取值范围确定为所述喉口上方平台夹角的所述第一目标取值范围。

14、可选地，所述基于全部所述第一目标参数的所述水平，进行发动机燃烧室设计，得到至少一个燃烧室方案的步骤包括：

15、获取预设的多个第二目标参数，每个所述第二目标参数均具有对应的取值或第二目标取值范围，所述第二目标参数为发动机缸径、燃烧室最大直径、喉口直径、深坑最大直径或深坑最大深度；

16、基于所述喉口直径对应的所述第二目标取值范围，对所述喉口直径设定至少一个水平；

17、基于全部所述第一目标参数的所述水平、以及所述喉口直径的水平，进行参数组合，以完成发动机燃烧室设计，得到至少一个所述燃烧室方案。

18、可选地，所述基于全部所述第一目标参数的所述水平、以及所述喉口直径的水平，进行参数组合，以完成发动机燃烧室设计，得到至少一个所述燃烧室方案的步骤包括：

19、基于全部所述第一目标参数的所述水平、以及所述喉口直径的水平，进行参数组合，得到至少一个目标参数组合；

20、基于所述目标参数组合、所述发动机缸径、所述燃烧室最大直径、所述深坑最大直径和所述深坑最大深度，进行发动机燃烧室设计；在进行发动机燃烧室设计的过程中，通过调整所述发动机缸径、所述燃烧室最大直径、所述深坑最大直径和所述深坑最大深度，以使得所述燃烧室的压缩比满足预设的压缩比要求，得到至少一个所述燃烧室方案。

21、本发明还提供一种发动机燃烧室喷油器组合方案设计方法，包括：基于如上述任一项所述的发动机燃烧室设计方法中的所述燃烧室方案，以及预设的至少一个喷油器参数，进行燃烧室喷油器组合设计，得到至少一个燃烧室喷油器组合方案，每个所述喷油器参数均预先设定有至少一个水平；所述喷油器参数为喷油锥角或喷油器凸出高度。

22、本发明还提供一种发动机燃烧室喷油器组合方案优化方法，包括：建立发动机缸内流体力学仿真模型；

23、基于所述发动机缸内流体力学仿真模型，对上述的每个所述燃烧室喷油器组合方案分别进行仿真处理，得到每个所述燃烧室喷油器组合方案各自对应的仿真模型输出结果，所述仿真模型输出结果包括：指示比油耗、最大爆压、氮氧化物排放量和碳烟排放量；

24、基于预设的爆压阈值范围和每个所述仿真模型输出结果中的所述最大爆压，进行一次方案筛选，得到中间方案，每个所述中间方案对应的所述最大爆压均位于所述爆压阈值范围内；

25、基于每个所述中间方案各自对应的所述指示比油耗、所述氮氧化物排放量和所述碳烟排放量，对全部所述中间方案进行二次方案筛选，得到至少一个目标燃烧室喷油器组合方案。

26、可选地，所述基于每个所述中间方案各自对应的所述指示比油耗、所述氮氧化物排放量和所述碳烟排放量，对全部所述中间方案进行二次方案筛选，得到至少一个目标燃烧室喷油器组合方案的步骤包括：

27、基于每个所述中间方案各自对应的所述指示比油耗和所述氮氧化物排放量，绘制第一分布图，所述第一分布图的一维坐标为所述指示比油耗，所述第一分布图的二维坐标为所述氮氧化物排放量；所述第一分布图中的标的与所述中间方案一一对应；

28、基于每个所述中间方案各自对应的所述碳烟排放量和所述氮氧化物排放量，绘制第二分布图，所述第二分布图的一维坐标为所述碳烟排放量，所述第二分布图的二维坐标为所述氮氧化物排放量；所述第二分布图中的标的与所述中间方案一一对应；

29、将位于所述第一分布图的第一预设区域的所述标的确定为第一目标标的，将所述第一目标标的对应的所述中间方案确定为第一待筛选方案；

30、将位于所述第二分布图的第二预设区域的所述标的确定为第二目标标的，将所述第二目标标的对应的所述中间方案确定为第二待筛选方案；

31、对全部所述第一待筛选方案和所述第二待筛选方案进行交集处理，得到至少一个所述目标燃烧室喷油器组合方案。

32、本发明还提供一种发动机燃烧室，采用如上述任一项所述的发动机燃烧室设计方法得到，或者采用如上述任一项所述的发动机燃烧室喷油器组合方案优化方法得到，包括深坑，所述深坑底部呈凸起状，所述深坑与发动机的活塞顶面之间设有喉口。

33、本发明还提供一种发动机，包括：喷油器、以及如上述所述的发动机燃烧室，所述喷油器的喷油器参数为采用如上述所述的发动机燃烧室喷油器组合方案优化方法得到的。

34、本发明的有益效果：本发明提供的发动机燃烧室设计方法、发动机燃烧室及发动机，通过获取燃烧室的缸盖的火力面的目标温度，目标温度为通过试验测量得到的多个火力面温度值中的最大值，或者为通过仿真计算得到的缸盖的火力面的最高温度值；基于目标温度，得到至少一个第一目标参数的第一目标取值范围，第一目标取值范围与目标温度相对应，第一目标参数为燃烧室的喉口深度或喉口上方平台夹角，喉口上方平台夹角指喉口与发动机的活塞顶面之间的夹角；基于第一目标取值范围，对对应的第一目标参数设定至少一个水平；基于全部第一目标参数的水平，进行发动机燃烧室设计，得到至少一个燃烧室方案。实现了燃烧室设计开发的流程标准化、系统化，避免对过多方案的计算与试验，缩短开发周期，成本较低。并且，较好地考虑到了缸盖的火力面的温度对于燃烧室形状的影响，避免出现重复计算与方案无效的情况。