一种对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法，属于发动机技术领域，该参数化设计方法包括以下步骤：依据设计任务，给定燃烧室直径D、凸台顶面长度d3以及内室轮廓角β；给定外室喉口直径d1、外室凹坑圆弧半径R1、内室凹坑圆弧半径R2、第一弧脊深度h1、内室喉口直径d2、内室出口角δ；确定外廓角α与第二弧脊高度h2；构造所述燃烧室的三维结构；选取参数作为优化参数；对优化参数进行排序；按照排序依次对优化参数进行优化。该方法能够高效地对该对置活塞双碰壁喷油燃烧室进行设计并优化。计并优化。计并优化。

【技术实现步骤摘要】
一种对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法


[0001]本专利技术属于发动机
，具体涉及一种对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法。

技术介绍

[0002]增程型插电混合动力车的电动机直接驱动车轮，发动机则用来驱动发电机给电池进行充电，因为发动机并不直接驱动车轮，因此也不需要变速箱，就相当于在普通的电动车上装上了一台汽油发动机(主要应用在普通乘用车上)或柴油发动机(主要用在重载车辆上)。对置式活塞柴油发动机相比传统的直列式发动机，在相同的缸数下，体积更小，结构更为紧凑，与此同时，对置式发动机结构对称，可以巧妙抵消发动机工作时产生的非平衡激振力，从而降低工作噪声，平衡载荷。将对置式活塞柴油发动机应用到增程型插电混合动力车，对于未来的增程型插电混合动力车的长远发展具有重要的现实意义。
[0003]对置式活塞柴油发动机燃烧室的形状对进气挤流、涡流的生成以及燃油喷雾的油气匹配都有很大的影响，因此对其进行合理地参数化设计，成为了提升对置式活塞柴油发动机性能的重要方式。
[0004]然而，对置式活塞柴油发动机燃烧室的现有参数化方式只能确定燃烧室的外室与内室的直径等相关线性尺寸的范围，以至于无法系统地构建燃烧室结构并提升燃烧室的油气混合性能与燃烧性能。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法，该方法根据对置活塞双碰壁喷油燃烧室各参数之间的关系，构建燃烧室的结构，并对决定该燃烧室设定的性能指标最关键的变量进行优化，提升燃烧室的油气混合性能与燃烧性能。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法，所述设计方法包括：
[0008]步骤一：依据设计任务，给定燃烧室直径D、凸台顶面宽度d3以及内室轮廓角β；
[0009]步骤二：根据经验值，给定外室喉口直径d1、外室凹坑圆弧半径R1、内室凹坑圆弧半径R2、第一弧脊深度h1、内室喉口直径d2、内室出口角δ；
[0010]步骤三：基于步骤一至步骤二所确定的参数，保证所述外室的圆弧段在与所述内室的直线段接口处的圆弧切线与水平方向垂直，由此确定外廓角α与第二弧脊高度h2；
[0011]步骤四：基于步骤一至步骤三所确定的参数，构造所述燃烧室的三维结构；
[0012]步骤五：从所述外室喉口直径d1、所述内室轮廓角β、所述第一弧脊深度h1、所述内室出口角δ、所述外室凹坑圆弧半径R1、所述内室凹坑圆弧半径R2中选取一个以上对所述燃烧室设定的性能指标相关的参数作为优化参数；
[0013]步骤六：按照对所述燃烧室设定的性能指标影响程度从大到小的顺序，对所述优化参数进行排序；
[0014]步骤七：按照步骤六中的排序，依次对所述优化参数进行优化。
[0015]进一步地，步骤六中设定的性能指标为燃烧室放热率。
[0016]进一步地，选取所述外室喉口直径d1、所述内室出口角δ、所述外室凹坑圆弧半径R1以及所述内室凹坑圆弧半径R2作为优化参数，其中所述外室凹坑圆弧半径R1与所述内室凹坑圆弧半径R2共同作为一组优化参数，同时进行优化。
[0017]进一步地，步骤六中所述优化参数的排序是：内室出口角δ、外室喉口直径d1、外室凹坑圆弧半径R1与内室凹坑圆弧半径R2。
[0018]进一步地，在步骤七中对所述优化参数进行优化时，先保持外室喉口直径d1、外室凹坑圆弧半径R1、内室凹坑圆弧半径R2以及内室轮廓角β不变，优化内室出口角δ，使燃烧室放热率达到最优；在优化完内室出口角δ的基础上，保证外室凹坑圆弧半径R1、内室凹坑圆弧半径R2不变以及内室出口角δ不变，优化外室喉口直径d1，使燃烧室放热率达到最优；在优化完内室出口角δ与外室喉口直径d1的基础上，保证内室出口角δ与外室喉口直径d1不变，优化外室凹坑圆弧半径R1与内室凹坑圆弧半径R2，使燃烧室的放热率达到最优。
[0019]进一步地，对所述优化参数进行优化时保证燃烧室的总容积不变。
[0020]有益效果：
[0021]1、本专利技术的对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法，通过燃烧室结构各参数之间的关系，既能确定外室与内室直径等相关线性尺寸，也能确定外室凹坑圆弧半径以及内室凹坑圆弧半径等相关非线性尺寸，从而能够系统性地高效地设计构建满足油气混合性能与燃烧性能的燃烧室结构。且在对参数进行优化时，先按照对燃烧室设定的性能指标影响程度从大到小的顺序对优化参数进行排序，然后再按照排序依次分别对选定的优化参数进行优化，相比较只是对优化参数进行优化而没有先进行排序的方式，这种先排序再优化的方式可以提高优化效率。
[0022]2、本专利技术的对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法，侧重分析通过调整燃烧室的哪几组参数可以真正有效地进行油气匹配，具体给出了外室喉口直径d1、内室出口角δ、外室凹坑圆弧半径R1以及内室凹坑圆弧半径R2是影响燃烧室放热率的最关键的参数，便于对燃烧室放热率性能的研究。
[0023]3、本专利技术的对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法，给出了外室喉口直径d1、内室出口角δ、外室凹坑圆弧半径R1以及内室凹坑圆弧半径R2对燃烧室放热率影响程度的排序，便于对燃烧室放热率进行更高效的优化。
[0024]4、本专利技术的对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法，通过对内室出口角δ的优化，使燃烧室的结构充分有利于燃油卷流的形成，从而使燃油与空气在燃烧室内迅速形成可燃混合气，保证燃油的充分燃烧，提升燃烧室的油气混合性能与燃烧性能；在对内室出口角δ优化基础上，通过对外室喉口直径d1进行优化，使燃油既可以充分地扩散到整个燃烧室，又不会过度增加弧脊附近燃烧室的热负荷，进一步提升燃烧室的油气混合性能与燃烧性能；在对外室喉口直径d1优化的基础上，选择外室凹坑圆弧半径R1以及内室凹坑圆弧半径R2作为优化对象，这两个参数与燃烧室的内外室的容积之间具有较强的相关性，通过这两个参数反映燃烧室的内外室容积能够避免寻找内外室容积复杂的函数表达式，简化燃烧室内外室容积的研究，而且通过对外室凹坑圆弧半径R1以及内室凹坑圆弧半径R2的优化，改变燃烧室的内外室容积比，能够改变内室与外室燃油分配的情况，进一步提升燃烧室的
油气混合性能与燃烧性能。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例的对置活塞双碰壁喷油燃烧室简图；
[0026]图2为本专利技术实施例的对置活塞双碰壁喷油燃烧室的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例的不同内室出口角度与燃烧室放热率关系的示意图；横坐标为曲轴转角，纵坐标为放热率；
[0028]图4为本专利技术实施例的不同外室喉口直径与燃烧室放热率关系的示意图；横坐标为曲轴转角，纵坐标为放热率；
[0029]图5为本专利技术实施例的不同内外室容积比与燃烧室放热率关系的示意图；横坐标为曲轴转角，纵坐标为放热率。
具体实施方式
[0030]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0031]如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：步骤一：依据设计任务，给定燃烧室直径D、凸台顶面宽度d3以及内室轮廓角β；步骤二：根据经验值，给定外室喉口直径d1、外室凹坑圆弧半径R1、内室凹坑圆弧半径R2、第一弧脊深度h1、内室喉口直径d2、内室出口角δ；步骤三：基于步骤一至步骤二所确定的参数，保证所述外室的圆弧段在与所述内室的直线段接口处的圆弧切线与水平方向垂直，由此确定外廓角α与第二弧脊高度h2；步骤四：基于步骤一至步骤三所确定的参数，构造所述燃烧室的三维结构；步骤五：从所述外室喉口直径d1、所述内室轮廓角β、所述第一弧脊深度h1、所述内室出口角δ、所述外室凹坑圆弧半径R1、所述内室凹坑圆弧半径R2中选取一个以上对所述燃烧室设定的性能指标相关的参数作为优化参数；步骤六：按照对所述燃烧室设定的性能指标影响程度从大到小的顺序，对所述优化参数进行排序；步骤七：按照步骤六中的排序，依次对所述优化参数进行优化。2.根据权利要求1所述的对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法，其特征在于，步骤六中设定的性能指标为燃烧室放热率。3.根据权利要求2所述的对置活塞双碰壁喷油燃烧室参数化设计方法，其特征在于，选取所述外室喉口直径d...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晗，丁一，谢亮，王字满，李向荣，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：