申请/专利权人：昆明理工大学

申请日：2023-07-11

公开（公告）日：2024-06-11

公开（公告）号：CN117113551B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/20;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.11#授权;2023.12.12#实质审查的生效;2023.11.24#公开

摘要：本发明公开了一种面向工程设计的柴油机燃烧系统优化设计方法，包括：一维热力学仿真分析、分析一维热力学仿真结果、依据一维热力学仿真结果为三维热力学仿真分析提供边界条件、开展三维热力学仿真分析、分析三维热力学仿真结果、依据一维和三维热力学仿真分析实现优化设计。本发明利用一维热力学仿真分析为三维提供边界条件，再利用三维热力学仿真分析确定燃烧系统优化设计方案，在提高优化设计效率的同时，通过分析一维和三维结果综合评价优化设计结果的动力性、经济性、排放特性。通过对一维热力学仿真分析和三维热力学仿真分析的合理利用，实现了提高中小功率柴油机燃烧系统的动力性、经济性、排放特性的优化设计目的。

主权项：1.一种面向工程设计的柴油机燃烧系统优化设计方法，所述燃烧系统包括燃烧室、与所述燃烧室连接的进气道以及与所述燃烧室连接的喷油嘴，其特征在于，所述优化设计方法包括：1建立一维热力学仿真模型，导入燃烧室关键参数、进气道关键参数、喷油系统关键参数，仿真分析该参数下的动力性、经济性、排放特性；若不满足燃烧系统设计目标，则通过修改燃烧室关键参数、进气道关键参数、喷油系统关键参数进行优化设计，并重新仿真分析；若满足燃烧系统设计目标，则记录最优燃烧室关键参数、进气道关键参数、喷油系统关键参数的范围；所述燃烧室关键参数包括压缩比、冲程和缸径；所述进气道关键参数包括进气道长度和直径；所述喷油系统关键参数包括喷孔数和喷孔直径；2在开展一维热力学仿真分析的同时，开展三维热力学仿真分析，依据一维热力学仿真分析的结果为三维热力学仿真分析提供边界条件，以一维热力学仿真分析得到的燃烧室、进气道、喷油系统最优关键参数范围设计燃烧室、进气道、喷油嘴三维模型；设计燃烧室时，中小功率柴油机选用缩口型ω型燃烧室，依据燃烧系统目标参数中的燃油喷雾分布、混合气形成、燃烧过程及排放需求调整燃烧室结构参数中的：a喉口直径，b最大直径，c活塞顶部距缸盖的距离，d燃烧室深度，e燃烧室中心最高点距离活塞顶的高度；进而影响燃烧室结构参数中的口径比、缩口率、压缩比以及R系数；所述口径比定义为喉口直径与气缸直径的比值，所述缩口率定义为喉口直径与最大直径的比值，所述压缩比定义为活塞下止点燃烧室容积与活塞上止点燃烧室容积之比，所述R系数为燃烧室容积与压缩容积之比，所述压缩容积为活塞运行到上止点极限位置时活塞顶与气缸盖之间的间隙；3设计喷油系统时，首先根据所需喷油量区间，在可选择的范围内调整喷油压力大小与喷油持续期时间，综合喷油压力与喷油持续期的既定条件设计喷油孔径及喷孔数量，使之满足目标喷油量区间；再依据燃烧室形状确定理想的相对燃烧室空间的喷射位置范围；最后调整喷射夹角使得配合设定喷油持续期产生的相对燃烧室空间喷射位置符合要求；4设计进气道时，首先关注单个螺旋气道进气性能，利用θ和K两项结构参数制定可用的单个气道形态方案并计算出该气道的涡流比、流量系数和体积，结合燃烧系统的目标涡流比、目标流量系数、目标进气阻力与气道可用排布空间进行综合分析，最终决定多气门气道组合方式与空间排布；所述θ参数为气道直流段导向部分与螺旋段入口过渡位置处曲线末端切向矢量与气道入口法线方向的夹角；所述K参数为气道最小截面面积与气道喉口截面积之比值；5完成燃烧室、喷油系统、进气道单独设计后，建立三维热力学仿真模型，仿真分析该参数下的动力性、经济性及排放特性，若不满足燃烧系统设计目标，则继续在三维模型中对燃烧室关键参数、进气道关键参数、喷油系统关键参数的优化，并重新仿真分析；若满足燃烧系统设计目标，则开始样机试制并开展试验测试，最终使柴油机的动力性、经济性及排放特性满足燃烧系统设计目标。

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权利要求：

百度查询： 昆明理工大学 一种面向工程设计的柴油机燃烧系统优化设计方法

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