一种柴油发动机缸内燃烧分析模型建立方法技术

本发明专利技术涉及发动机技术领域，具体涉及一种柴油发动机缸内燃烧分析模型建立方法。将密闭燃烧室顶部余隙结构简化为体积一致的顶部斜顶结构；将发动机活塞处于下止点时活塞顶部与缸盖底部形成的燃烧室容积作为冲程容积；在冲程容积下部提取活塞、活塞环和缸套形成的环隙结构，形成活塞环隙，所述活塞环隙外径大小与冲程容积外径大小相等；在冲程容积下部提取活塞碗形，所述活塞碗形的中心线与冲程容积重合；按照活塞轴线，完成顶部斜顶结构、冲程容积、活塞环隙、活塞碗形的装配，形成燃烧分析模型。采用顶部斜顶结构、冲程容积、活塞环隙、活塞碗形构件构建燃烧室模型，在保证预测结果准确性的情况下，适用于快速进行缸内燃烧仿真分析。析。析。

【技术实现步骤摘要】
一种柴油发动机缸内燃烧分析模型建立方法


[0001]本专利技术涉及发动机
，具体涉及一种柴油发动机缸内燃烧分析模型建立方法。

技术介绍

[0002]目前柴油机面临着排放法规升级、功扭提升、燃油经济性法规升级等方面的考虑，需要不断的优化缸内燃烧效率。
[0003]通过缸内燃烧仿真分析的方法，可以用来快速进行喷油器、活塞碗形的组合选型，同时可以考虑压缩比、进气条件、涡流比等边界条件变化时对缸内燃烧效率、排放、经济性的影响。
[0004]目前使用的燃烧分析模型建立方法大多为整体模型建立方法，燃烧室模型的部分结构狭小，难以进行结构化的网格划分，需要简化或者忽略；采用整体模型计算会造成计算时间长，忽略的结构会对计算结果造成影响；因此需要建立适用于进行快速缸内燃烧仿真分析，并且不影响性能件组合评估的燃烧室模型。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种柴油发动机缸内燃烧分析模型建立方法，适用于进行快速缸内燃烧仿真分析，并且不影响性能件组合评估。
[0006]本专利技术技术方案为：将密闭燃烧室顶部余隙结构简化为体积一致的顶部斜顶结构；
[0007]将发动机活塞处于下止点时活塞顶部与缸盖底部形成的燃烧室容积作为冲程容积；
[0008]在冲程容积下部提取活塞、活塞环和缸套形成的环隙结构，形成活塞环隙，所述活塞环隙外径大小与冲程容积外径大小相等；
[0009]在冲程容积下部提取活塞碗形，所述活塞碗形的中心线与冲程容积重合；
[0010]按照活塞轴线，完成顶部斜顶结构、冲程容积、活塞环隙、活塞碗形的装配，形成燃烧分析模型。
[0011]较为优选的，所述顶部斜顶结构位于冲程容积上部，且顶部斜顶结构的中心线与冲程容积重合，所述顶部斜顶结构的外缘与冲程容积外缘平齐，所述顶部斜顶结构具有相互平行的上表面和下表面，所述顶部斜顶结构朝向中心线的一侧为用于连接上表面与下表面的斜面，所述上表面的边沿距离中心线的距离大于下表面的边沿距离中心线的距离。
[0012]较为优选的，将所述密闭燃烧室顶部余隙结构简化为体积一致的顶部斜顶结构包括：
[0013]将发动机缸体、缸盖、进/排气阀、气阀导管、缸垫、缸套、活塞和喷油器按照实际装配位置进行安装；
[0014]保证缸垫厚度为压缩后的高度，进排气阀为关闭状态，活塞处于发动机上止点位
置；
[0015]提取发动机缸体内部形成的密闭燃烧室顶部结构，并计算出所述密闭燃烧室顶部结构的体积V
余隙
；
[0016]将所述密闭燃烧室顶部结构简化为体积与V
余隙
相等的顶部斜顶结构。
[0017]较为优选的，所述顶部斜顶结构的简化公式如下：
[0018]L_1＝(1/a*i)*(K_1+K_2+K_3+
……
K_i)；
[0019]L_2＝(1/a*i)*(S_1+S_2+S_3+
……
S_i)；
[0020]K_i＝S_i
‑
R_i；
[0021]V＝π*H_1*[(D/2)^2
‑
(L_2*L_2+L_1*L_1+L_1*L_2)/3]；
[0022]V＝V
余隙
；
[0023]其中，i为气门数量，S_i为第i气门中心线与气缸中心线径向距离，K_i为第i气门内边缘与气缸中心线径向距离，R_i为第i气门的半径，D为发动机缸径，H_1为顶部斜顶结构的高度，a为体积补偿系数，V为顶部斜顶结构的体积，L_1为顶部斜顶结构下表面的边沿距离中心线的距离，L_2为顶部斜顶结构上表面的边沿距离中心线的距离。
[0024]较为优选的，所述冲程容积通过公式V
冲
＝π*(D/2)^2*L计算，其中，L为发动机冲程，D为发动机缸径。
[0025]较为优选的，所述活塞环隙的提取包括：
[0026]将发动机缸体、缸垫、缸套、活塞、活塞环按照实际装配位置进行安装；
[0027]保证活塞处于发动机上止点位置，活塞一环处于安装后压缩状态；
[0028]提取活塞、活塞环和缸套形成的环隙结构，并计算其体积V
环隙
；
[0029]将所述环隙结构简化为体积与V
环隙
相等的活塞环隙。
[0030]较为优选的，所述活塞环隙位于冲程容积下部，且活塞环隙的中心线与冲程容积重合，所述活塞环隙的外缘与冲程容积外缘平齐，所述活塞环隙具有相互平行的上表面和下表面，所述活塞环隙朝向中心线的一侧为用于连接上表面与下表面的斜面，所述上表面的边沿距离中心线的距离小于下表面的边沿距离中心线的距离。
[0031]较为优选的，所述活塞环隙的简化公式如下：
[0032]V＝π*H_2*[(D/2)^2
‑
[(D/2
‑
L_4)^2+(D/2
‑
L_3)^2+(D/2
‑
L_3)*
[0033]D/2
‑
L_4)]/3]；
[0034]V＝V
环隙
；
[0035]其中，H_2为活塞环隙的高度，L_3为活塞环隙上表面的边沿距离中心线的距离，L_4为活塞环隙下表面的边沿距离中心线的距离。
[0036]较为优选的，所述活塞碗形的提取包括：
[0037]基于发动机实际结构，对于带有避阀坑的活塞，去掉避阀坑后进行提取；
[0038]对于没有避阀坑的活塞，直接提取。
[0039]较为优选的，按照活塞轴线，完成顶部斜顶结构、冲程容积、活塞环隙、活塞碗形的装配后，还包括对燃烧分析模型进行切割，使其形成扇形结构，所述扇形结构的夹角α＝360
°
/n，其中，n为喷孔数。
[0040]本专利技术的有益效果为：采用顶部斜顶结构、冲程容积、活塞环隙、活塞碗形构件构建燃烧室模型，解决了建立适用于快速计算缸内燃烧仿真分析的燃烧室模型问题。该方法
保证了燃烧室的压缩比与实际的一致性，使缸内最大爆发压力不受影响；保证碗形与实际结构一致，可以保证在分析中油束喷射、气体流向与实际的一致性，确保燃烧火焰分布与实际一致；活塞环隙均根据发动机的实际环隙结构，进行结构简化，不影响对活塞环隙的碳烟和未燃碳氢生成的仿真精确性；将缸盖气阀处容积、避阀坑容积简化为等体积的斜顶结构，保证了不影响计算精度的情况下，更加容易划分燃烧室的网格，并且减少狭小体积的影响，加快计算速度。燃烧室模型采用扇形结构，可减少网格数量，减少计算时间。
附图说明
[0041]图1为本专利技术燃烧分析模型的结构示意图；
[0042]图2为图1的A
‑
A向剖视图；
[0043]图3为本专利技术顶部斜顶结构示意图；
[0044]图4为本专利技术活塞环隙结构示意图。
具体实施方式
[0045]为了使本申请所要解决的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柴油发动机缸内燃烧分析模型建立方法，其特征在于：将密闭燃烧室顶部余隙结构简化为体积一致的顶部斜顶结构；将发动机活塞处于下止点时活塞顶部与缸盖底部形成的燃烧室容积作为冲程容积；在冲程容积下部提取活塞、活塞环和缸套形成的环隙结构，形成活塞环隙，所述活塞环隙外径大小与冲程容积外径大小相等；在冲程容积下部提取活塞碗形，所述活塞碗形的中心线与冲程容积重合；按照活塞轴线，完成顶部斜顶结构、冲程容积、活塞环隙、活塞碗形的装配，形成燃烧分析模型。2.根据权利要求1所述的柴油发动机缸内燃烧分析模型建立方法，其特征在于：所述顶部斜顶结构位于冲程容积上部，且顶部斜顶结构的中心线与冲程容积重合，所述顶部斜顶结构的外缘与冲程容积外缘平齐，所述顶部斜顶结构具有相互平行的上表面和下表面，所述顶部斜顶结构朝向中心线的一侧为用于连接上表面与下表面的斜面，所述上表面的边沿距离中心线的距离大于下表面的边沿距离中心线的距离。3.根据权利要求1所述的柴油发动机缸内燃烧分析模型建立方法，其特征在于，将所述密闭燃烧室顶部余隙结构简化为体积一致的顶部斜顶结构包括：将发动机缸体、缸盖、进/排气阀、气阀导管、缸垫、缸套、活塞和喷油器按照实际装配位置进行安装；保证缸垫厚度为压缩后的高度，进排气阀为关闭状态，活塞处于发动机上止点位置；提取发动机缸体内部形成的密闭燃烧室顶部结构，并计算出所述密闭燃烧室顶部结构的体积V
余隙
；将所述密闭燃烧室顶部结构简化为体积与V
余隙
相等的顶部斜顶结构。4.根据权利要求2所述的柴油发动机缸内燃烧分析模型建立方法，其特征在于，所述顶部斜顶结构的简化公式如下：L_1＝(1/a*i)*(K_1+K_2+K_3+
……
K_i)；L_2＝(1/a*i)*(S_1+S_2+S_3+
……
S_i)；K_i＝S_i
‑
R_i；V＝π*H_1*[(D/2)^2
‑
(L_2*L_2+L_1*L_1+L_1*L_2)/3]；V＝V
余隙
；其中，i为气门数量，S_i为第i气门中心线与气缸中心线径向距离，K_i为第i气门内边缘与气缸中心线径向距离，R_i为第i气门的半径，D为发动机缸径，H_1为顶部斜顶结构的高度，a为体积补偿系数，V为顶部斜顶结构的体积，L_1...

【专利技术属性】
技术研发人员：程建德，龚作伟，王勇，
申请(专利权)人：东风康明斯发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：