(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111602595.4 (22)申请日 2021.12.24 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114357748 A (43)申请公布日 2022.04.15 (73)专利权人 哈尔滨工程大 学 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号 (72)发明人 刘龙　彭雁　韩长福　祁海成　 黄立　张文正　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 专利代理师 孙莉莉 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (56)对比文件 CN 108268713 A,2018.07.10 审查员 杨帆 (54)发明名称 基于目标放热率的燃烧系统设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于目标放热率的燃烧 系统设计方法， 属于柴油机燃烧室设计技术领 域， 包括： 基于米勒、 撒巴特循环耦合模 型获取最 优理想放热率； 基于双韦伯函数模拟最优理想放 热率， 得到目标放热率； 构建放热率与活塞几何 参数、 喷油参数之间的映射关系， 映射关系包括 目标燃烧起点为喷油正时、 滞燃期 的函数、 预混 燃烧持续期是燃烧室喉口半径、 喷油压力与喷孔 直径的函数、 预混燃烧质量为喷油压力与喷孔直 径的函数、 扩散燃烧为活塞凹坑深度的函数； 基 于映射关系和目标放热率求解目标活塞几何参 数和目标喷油参数； 根据目标活塞几何参数和目 标喷油参数设计燃烧系统。 该方法不依赖于经 验， 无需进行多方案设计， 大大减少计算时间， 缩 短燃烧系统研发周期。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114357748 B 2022.09.23 CN 114357748 B 1.一种基于目标放热率的燃烧系统设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1， 基于米勒、 撒巴特循环耦合模型获取最优理想放热率； 步骤S2， 基于双 韦伯函数模拟所述 最优理想放热率， 得到目标放热率； 步骤S3， 构建放热率与活塞几何参数、 喷油参数之间的映射关系， 其中， 所述映射关系 包括目标燃烧起点为喷油正时、 滞 燃期的函数、 预混燃烧持续期是燃烧室喉口半径、 喷油压 力与喷孔直径的函数、 预混燃烧质量为喷油压力与喷孔直径的函数、 扩散燃烧为活塞凹坑 深度的函数， 其中， 以喷雾撞壁 时刻为分界点将放热率分为预混阶段和扩散阶段， 分别研究所述预混阶段 和所述扩散阶段的特征参数与喷油参数和燃烧室形状参数 的关系， 其中， 目标燃烧起点为 喷油正时、 滞燃期的函数， 预混燃烧持续期与燃烧室 喉口半径是喷油压力与喷孔直径的函 数， 预混燃烧质量 为喷油压力与喷孔 直径的函数， 扩散 燃烧为活塞凹坑深度的函数； 其中， 所述目标燃烧起 点为喷油正时、 滞燃期的函数为： θSOC＝θSOI+θid 其中， θSOC为燃烧起点， θSOI为喷油起点， θid为滞燃期， C1‑C6为常数， Ta为环境温度， ρA为 环境密度， d0为喷孔直径， Pinj为喷射压力， O2为氧气浓度； 当撞壁位置为燃烧室喉口时， 所述预混燃烧持续期是燃烧室喉口半径、 喷油压力与喷 孔直径的函数为： 其中， rth为燃烧室喉口半径， 为曲轴转角处的活塞 位移， lcl为余隙高度， Kp为常数， Pi为喷射压力， Pa为背压， ρA为环境密度， d0为喷孔直径， t为喷油起点到撞壁时刻的持续时 间， 即预混燃烧持续期与滞燃期之和； 所述预混燃烧质量 为喷油压力与喷孔 直径的函数为： 其中， mnet为预混燃烧质量， kρ为模型参数， d0为喷孔直径， Pi为喷射压力， Pa为背压， a、 b 和Kp为常数， ρA为环境密度； 所述扩散 燃烧为活塞凹坑深度的函数为： 其中， HRR为扩散燃烧 放热率， m为扩散燃烧燃油质量， 分别为离散容积对应的 湍流强度， V1、 V2分别为离 散容积； 步骤S4， 基于所述映射关系和所述目标放热率求解目标活塞几何参数和目标喷油参 数； 步骤S5， 根据所述目标活塞几何参数和所述目标喷油参数设计燃烧系统。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114357748 B 22.根据权利要求1所述的基于目标放热率的燃烧系统设计方法， 其特征在于， 所述步骤 S1具体包括： 步骤S101， 基于米勒和撒巴特耦合循环构建有效热效率计算 零维模型； 步骤S102， 基于所述有效热效率计算零维模型， 分析定容度和米勒度对有效热效率的 影响规律， 得到最优理想放热率。 3.根据权利要求2所述的基于目标放热率的燃烧系统设计方法， 其特征在于， 所述定容 度为定容燃烧的燃油质量与总燃油质量比， 所述米勒度为传统循环与米勒循环的IVC时刻 体积比。 4.根据权利要求1所述的基于目标放热率的燃烧系统设计方法， 其特征在于， 所述步骤 S2具体包括： 步骤S201， 基于一维GT仿真模型， 以双韦伯函数模拟理想放热率， 获得韦伯函数特征参 数； 步骤S202， 结合预设柴油机限制条件 优化所述韦伯函数 特征参数； 步骤S203， 根据优化后的韦伯函数 特征参数， 得到所述目标放热率。 5.根据权利要求4所述的基于目标放热率的燃烧系统设计方法， 其特征在于， 所述韦伯 函数为： 其中， x1为放热量， mp为常数， τ为点火延 迟， 为曲轴转角， 为燃烧起点对应的曲轴转 角， Qd为已燃烧的燃油质量分数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114357748 B 3