[发明专利]具有高膨胀比的窄域燃烧系统的设计方法

权利要求书

1.一种具有高膨胀比的窄域燃烧系统的设计方法，所述燃烧系统包括气缸(1)、活塞(2)以及缸盖(3)，所述活塞(2)设置在所述气缸(1)内部，所述缸盖(3)水平地安装在所述气缸(1)顶部，所述缸盖(3)的底面、所述气缸(1)的内壁以及所述活塞(2)的顶部共同围成燃烧室(4)，所述缸盖(3)上还设置有与所述燃烧室(4)连通的进气管(5)，所述进气管(5)上设置有控制进气门(6)开闭的进气凸轮(51)；所述设计方法包括：

调整所述进气凸轮(51)的相位，以调整所述进气门(6)的关闭相位，使得所述活塞(2)在沿竖直方向向上移动的过程中，减少被所述活塞(2)压缩的气体量；以及

调整所述活塞(2)的顶部的几何尺寸，以减小所述燃烧室(4)的第一容积，所述第一容积与被所述活塞(2)压缩的气体量等比例减小，使得压缩冲程终了所述燃烧系统内的压力大致不变，且使得所述燃烧系统的膨胀比增加，以增加所述燃烧系统的膨胀冲程；

其中，所述第一容积为所述活塞(2)位于上止点时所述燃烧室(4)的容积。

2.根据权利要求1所述的具有高膨胀比的窄域燃烧系统的设计方法，其中，所述设计方法还包括：

设定多个预设几何压缩比以及所述进气凸轮(51)的多个预设相位；

基于所述燃烧系统的油耗的极小值，从多个所述预设几何压缩比以及多个所述预设相位中确定所述进气凸轮(51)的第一相位以及所述燃烧系统的第一几何压缩比；以及

基于所述第一几何压缩比确定所述燃烧室(4)的第一容积。

3.根据权利要求2所述的具有高膨胀比的窄域燃烧系统的设计方法，其中，基于所述燃烧系统的油耗的极小值，从多个所述预设几何压缩比以及多个所述预设相位中确定所述进气凸轮(51)的第一相位以及所述燃烧系统的第一几何压缩比，包括：

分别在多个所述预设几何压缩比的条件下，获取与多个所述预设相位相对应的多个第一油耗值；

获取分别与多个所述预设几何压缩比相对应的多条表示所述预设相位与所述第一油耗值之间对应关系的第一曲线；

从多条所述第一曲线中确定全部所述第一油耗值中的最小值所对应的所述预设几何压缩比，将所述最小值对应的所述预设几何压缩比确定为所述第一几何压缩比；以及

在与所述第一几何压缩比相对应的所述第一曲线中确定所述最小值对应的所述预设相位，将所述最小值对应的所述预设相位确定为所述第一相位。

4.根据权利要求2所述的具有高膨胀比的窄域燃烧系统的设计方法，其中，所述活塞(2)的顶部设置有凹陷部(21)，所述凹陷部(21)包括：

喉口区(211)，与所述活塞(2)的顶面相连，被构造成沿轴向方向凹陷的阶梯型的曲面；

两个凹坑区(212)，分别与所述喉口区(211)的下侧连接，所述凹坑区(212)被构造成圆心位于所述凹陷部(21)内部的圆弧面；以及

凸起区(213)，所述凸起区(213)的周边与两个所述凹坑区(212)的径向的内侧连接；

所述设计方法还包括：

基于所述燃烧室(4)的第一容积，确定所述喉口区(211)的沿径向方向的最小直径d，所述缸盖(3)的底部距所述喉口区(211)的下端沿轴向方向的距离h，所述缸盖(3)的底部距所述凹坑区(212)的底部沿轴向方向的距离H，以及凹坑区(212)的圆弧面的半径R。

5.根据权利要求3所述的具有高膨胀比的窄域燃烧系统的设计方法，其中，所述预设相位的取值范围为-80°～120°，优选为-60°、-40°、-20°、0°、20°、40°、60°、80°。

6.根据权利要求3所述的具有高膨胀比的窄域燃烧系统的设计方法，其中，所述预设几何压缩比的取值范围为18～23，优选为19、20、21、22。

7.根据权利要求2所述的具有高膨胀比的窄域燃烧系统的设计方法，其中，所述燃烧系统还包括一端伸入所述燃烧室(4)内部的喷油器(7)，所述设计方法还包括：

基于所述燃烧系统的油耗的极小值，确定所述喷油器(7)的喷油孔的孔数、所述喷油器(7)的直径以及所述喷油器(7)的流量。