【技术实现步骤摘要】
本申请涉及发动机，特别涉及一种燃烧系统及其设计方法、发动机。
技术介绍
1、随着柴油发动机热效率的提升，对喷油器流量的需求响应增加。为了提高喷油器的流量，目前提出了增加喷油器孔数的方案，在实现大流量喷油器降低油耗效果的同时，还能够降低燃烧烟度的生成。然而，由于大多数柴油机缸盖涡流比不为0，油束在涡流的作用下发生偏转，当采用多孔喷油器时，会存在相邻油束相互干涉的问题。喷射出去的油束沿涡流的旋转方向与相邻的油束重叠并相互干扰，导致油束与新鲜空气难以得到有效的混合，从而削弱的多孔喷油器降烟度的效果。尤其对于缸径涡流比较大的发动机来说，油束干涉的现象更加严重，进一步减轻了降烟度的效果。
技术实现思路
1、本申请提供了一种燃烧系统及其设计方法、发动机，用于解决缸盖涡流比不为0的发动机出现的油束干涉问题，有利于有效降低烟度的生成。
2、第一方面，本申请提供一种燃烧系统，包括燃烧室和喷油器；
3、所述燃烧室包括设置于活塞顶端的燃烧室凹坑，所述燃烧室凹坑的内壁设有绕所述燃烧室的周向布置的喉口；
4、所述喷油器设有多个绕所述喷油器的周向均匀分布的喷孔，所述喷孔用于朝向所述燃烧室凹坑喷射油束；
5、所述燃烧室凹坑的内壁设有沿所述燃烧室凹坑的周向均匀分布的多个旋转筋，所述旋转筋沿所述燃烧室凹坑的内壁由底部至顶部的延伸方向延伸、并沿所述燃烧室凹坑的底部至顶部的方向覆盖所述喉口；
6、所述旋转筋的数量与所述喷孔的数量相同，沿所述燃烧室凹坑的周向，相
7、所述旋转筋在第一平面上的正投影为弧形状结构，且所述旋转筋的偏转方向与缸内涡流方向相同，所述第一平面为垂直于所述燃烧室的轴线的平面。
8、本申请提供的燃烧系统，通过在燃烧室凹坑的内壁设置多个突出于壁面的旋转筋，沿燃烧室的周向，每一个喷孔位于相邻两个旋转筋之间，喷孔喷射的油束可喷射至相邻两个旋转筋之间的部位。旋转筋可阻隔油束朝向相邻的油束扩散，从而从空间上抑制了相邻油束的干涉。通过使得旋转筋的偏转方向与涡流的偏转方向一致，也即旋转筋的偏转方向与油束的偏转方向一致，油束在涡流的作用下发生偏转，旋转筋可顺着油束的喷射路径对油束进行限位，从而对油束起到更好的阻隔作用，进一步降低周向油束干涉干涉。
9、在一些可能的实施方案中，所述燃烧室凹坑的中心设有中心凸台，沿所述燃烧室凹坑的径向，所述中心凸台与所述喉口之间设有导向凸台，所述导向凸台绕所述燃烧室的周向设置。
10、在一些可能的实施方案中，所述导向凸台在第二平面上的正投影为圆弧形结构，且所述导向凸台通过第一圆弧结构与所述中心凸台连接，所述第一圆弧结构的偏转方向与所述导向凸台的偏转方向相反，所述第二平面为平行于所述燃烧室的轴线的平面；
11、其中，所述导向凸台的圆弧半径为0.01d～0.03d，所述第一圆弧结构的圆弧半径为0.01d～0.03d；
12、所述导向凸台的切线与所述第一圆弧结构的切线之间的距离为0.012d～0.05d。
13、在一些可能的实施方案中，沿所述燃烧室凹坑的底部至顶部的方向，所述燃烧室凹坑的内壁位于所述喉口背离所述燃烧室凹坑底部一侧的部位依次设有第一环形凸起部和第二环形凸起部，所述第一环形凸起部和所述第二环形凸起部均绕所述燃烧室的周向分布；
14、所述第一环形凸起部与所述第二环形凸起部之间通过第二圆弧结构连接，以使所述第一环形凸起部和所述第二环形凸起部形成台阶状结构。
15、在一些可能的实施方案中，所述第二环形凸起部在第二平面的正投影为凹圆弧形状，所述第二平面为平行于所述燃烧室的轴线的平面。
16、在一些可能的实施方案中，沿所述燃烧室凹坑的顶部至底部的方向，所述旋转筋的直径逐渐减小。
17、在一些可能的实施方案中，所述燃烧室凹坑的深度为h＝0.23d～0.27d，所述喉口处的圆心深度为0.14d～0.18d。
18、在一些可能的实施方案中，所述喷油器设置的多个所述喷孔包括沿所述喷油器的轴向排列的一排第一喷孔和一排第二喷孔；
19、所述第一喷孔位于所述第二喷孔与所述燃烧室凹坑之间；
20、所述第一喷孔为多个，所述第二喷孔为多个，所述第一喷孔与所述第二喷孔的数量相同，沿所述喷油器的周向，所述第一喷孔和所述第二喷孔交错分布。
21、在一些可能的实施方案中，所述第一喷孔喷射的油束的锥角θ1＝142°～146°，所述第二喷孔喷射的油束的锥角θ2＝146°～154°，且θ2-θ1＝4°～10°。
22、在一些可能的实施方案中，所述第二喷孔的喷油量与所述第一喷孔和所述第二喷孔的总喷油量的比值为35％～45％。
23、第二方面，本申请提供一种如第一方面中任一可能的实施方案中的燃烧系统的设计方法，所述设计方法包括：
24、确定燃烧室的容积和喷油器的流量；
25、通过仿真计算得出所述喷油器的喷孔喷射的油束在涡流比作用下的偏转曲线；
26、根据所述喷油器的喷油量确定所述喷孔的直径，根据所述喷孔喷射的油束的锥角和喷油量定义所述燃烧室设计参数的尺寸，建立燃烧室的仿真模型，进行仿真计算；
27、根据仿真计算结果确定所述喷油器的参数和所述燃烧室的参数满足预设需求。
28、在一些可能的实施方案中，通过仿真计算得出所述喷油器的喷孔喷射的油束在涡流比作用下的偏转曲线，包括：
29、根据发动机的机型参数建立仿真模型，标定模型并处理计算结果；
30、截取燃油当量比为1.66的等直面，做出对应的油束偏转线；
31、根据所述喷孔喷射的油束的锥角和喷油量定义所述燃烧室设计参数的尺寸，包括：
32、所述燃烧室参数包括旋转筋的偏转曲线，根据所述油束偏转线确定所述旋转筋的偏转线。
33、在一些可能的实施方案中，当所述喷油器包括第一喷孔和第二喷孔时，根据所述喷油器的喷油量确定所述喷孔的直径，根据所述喷孔喷射的油束的锥角和喷油量定义所述燃烧室设计参数的尺寸，包括：
34、根据所述第一喷孔的喷油量和所述第二喷孔的喷油量确定所述第一喷孔的直径和所述第二喷孔的直径，根据所述第一喷孔喷射的油束的锥角、所述第二喷孔喷射的油束的锥角、所述第一喷孔的喷油量和所述第二喷孔的喷油量定义所述燃烧室设计参数的尺寸。
35、第三方面，本申请提供一种发动机，包括如第一方面中任一可能的实施方案中所述的燃烧系统，或者，包括根据第二方面中任一可能的实施方案中所述的设计方法设计的燃烧系统。
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1.一种燃烧系统，其特征在于，包括燃烧室和喷油器；
2.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述燃烧室凹坑的中心设有中心凸台，沿所述燃烧室凹坑的径向，所述中心凸台与所述喉口之间设有导向凸台，所述导向凸台绕所述燃烧室的周向设置。
3.根据权利要求2所述的燃烧系统，其特征在于，所述导向凸台在第二平面上的正投影为圆弧形结构，且所述导向凸台通过第一圆弧结构与所述中心凸台连接，所述第一圆弧结构的偏转方向与所述导向凸台的偏转方向相反，所述第二平面为平行于所述燃烧室的轴线的平面；
4.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，沿所述燃烧室凹坑的底部至顶部的方向，所述燃烧室凹坑的内壁位于所述喉口背离所述燃烧室凹坑底部一侧的部位依次设有第一环形凸起部和第二环形凸起部，所述第一环形凸起部和所述第二环形凸起部均绕所述燃烧室的周向分布；
5.根据权利要求4所述的燃烧系统，其特征在于，所述第二环形凸起部在第二平面的正投影为凹圆弧形状，所述第二平面为平行于所述燃烧室的轴线的平面。
6.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，沿所述燃烧室凹坑
7.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述燃烧室凹坑的深度为H＝0.23D～0.27D，所述喉口处的圆心深度为0.14D～0.18D。
8.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述喷油器设置的多个所述喷孔包括沿所述喷油器的轴向排列的一排第一喷孔和一排第二喷孔；
9.根据权利要求8所述的燃烧系统，其特征在于，所述第一喷孔喷射的油束的锥角θ1＝142°～146°，所述第二喷孔喷射的油束的锥角θ2＝146°～154°，且θ2-θ1＝4°～10°。
10.根据权利要求8所述的燃烧系统，其特征在于，所述第二喷孔的喷油量与所述第一喷孔和所述第二喷孔的总喷油量的比值为35％～45％。
11.一种如权利要求1～10任一项所述的燃烧系统的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：
12.根据权利要求11所述的设计方法，其特征在于，通过仿真计算得出所述喷油器的喷孔喷射的油束在涡流比作用下的偏转曲线，包括：
13.根据权利要求11所述的设计方法，其特征在于，当所述喷油器包括第一喷孔和第二喷孔时，根据所述喷油器的喷油量确定所述喷孔的直径，根据所述喷孔喷射的油束的锥角和喷油量定义所述燃烧室设计参数的尺寸，包括：
14.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1～10任一项所述的燃烧系统，或者，包括根据权利要求11～13任一项所述的设计方法设计的燃烧系统。
...【技术特征摘要】
1.一种燃烧系统，其特征在于，包括燃烧室和喷油器；
2.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述燃烧室凹坑的中心设有中心凸台，沿所述燃烧室凹坑的径向，所述中心凸台与所述喉口之间设有导向凸台，所述导向凸台绕所述燃烧室的周向设置。
3.根据权利要求2所述的燃烧系统，其特征在于，所述导向凸台在第二平面上的正投影为圆弧形结构，且所述导向凸台通过第一圆弧结构与所述中心凸台连接，所述第一圆弧结构的偏转方向与所述导向凸台的偏转方向相反，所述第二平面为平行于所述燃烧室的轴线的平面；
4.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，沿所述燃烧室凹坑的底部至顶部的方向，所述燃烧室凹坑的内壁位于所述喉口背离所述燃烧室凹坑底部一侧的部位依次设有第一环形凸起部和第二环形凸起部，所述第一环形凸起部和所述第二环形凸起部均绕所述燃烧室的周向分布；
5.根据权利要求4所述的燃烧系统，其特征在于，所述第二环形凸起部在第二平面的正投影为凹圆弧形状，所述第二平面为平行于所述燃烧室的轴线的平面。
6.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，沿所述燃烧室凹坑的顶部至底部的方向，所述旋转筋的直径逐渐减小。
7.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述燃烧室凹坑的深度为h＝0.23d～0.27d...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志杰，李凡，刘俊龙，刘晓鑫，陈荣祥，蔡志勇，穆龙，张荣胜，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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