(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211234398.6 (22)申请日 2022.10.10 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 吴晗　车伟凡　王字满　李向荣　 (74)专利代理 机构 北京正阳理工知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11639 专利代理师 周蜜 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) F02B 77/11(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于燃烧室精准局部隔热的发动机性 能改善方法 (57)摘要 一种基于燃烧室精准局部隔热的的发动机 性能改善方法， 该方法以燃烧室壁面各部位热流 密度以及燃空当量比的计算为依据， 选取部分区 域进行隔热处理， 对热流分布较少的地方不进行 隔热， 缓解进气加热， 同时可以有效缓解柴油机 高强化后的近壁燃烧问题， 使燃烧更加充分， 另 外还缓解了充气效率的恶化， 从而综合改善发动 机性能。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115422686 A 2022.12.02 CN 115422686 A 1.一种基于 燃烧室精准局部隔热的发动机性能改善方法， 包括以下步骤： 步骤1、 建立燃油发动机的三维仿真模型； 步骤2、 利用步骤1所建立的三维仿真模型， 计算发动机工作循环过程中燃烧室各壁面 的热流密度q， 同时计算喷油结束时刻燃烧室内的混合气当量比分布φ； 步骤3、 将步骤2计算得到 燃烧室各壁 面热流密度值， 分别转换为循环 平均热流密度值： qi为步骤2中每一时刻的热流密度值， n 为一个发动机循环热流密度结果输出的次数； 步骤4、 将步骤3计算得到的燃烧室各壁 面循环平均热流密度值进行归一 化处理： 步骤5、 基于归一 化后燃烧室壁 面热流密度值， 选择进行隔热处 理的区域； 步骤6、 基于步骤2计算得到的喷油结束时刻燃烧室内燃空当量比分布， 选择进行隔热 处理的区域； 步骤7， 将步骤5中选出的区域， 与步骤6中选出的区域进行布尔加运算， 将运算结果与 活塞位于上止点时第一道环槽以下的气缸侧壁面区域进行布尔减运算， 确定最终进行隔热 处理的区域。 2.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤1的具体方法包括： 采用Converge软件， 建立发动机CFD三维仿真模型， 该模型中包含湍流模型、 喷雾模型、 燃烧模型， 其中湍流模型选用RNGk ‑ε模型， 喷雾破碎模型中采用了KH ‑RT模型， 燃烧模型选 用SAGE模型； 采用第一类边界条件设置该CFD模型中的边界条件， 即 设置各边界的壁 面温度。 3.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤2中， 热流密度q采用每隔1 °CA输出 一次。 4.如权利要求1 ‑3中任一所述的方法， 其特征在于， 所述步骤5中， 选出归一化后的热流 密度值超过0.5的区域， 作为隔热处理区， 即在热流密度值超过0.5的区域涂覆热障涂层隔 热， 其他区域不进行隔热处 理。 5.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述步骤6 中， 选出燃烧室近壁面附近燃空当 量比超过2的区域， 作为隔热处 理区。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115422686 A 2一种基于燃烧室精准局部隔热的发动机性能改善方 法 技术领域 [0001]本发明涉及发动机技术领域， 特别涉及一种通过燃烧室局部隔热改善发动机性能 的方法。 背景技术 [0002]为了减少散热损失， 提高发动机的热效率， 燃烧室隔热技术被大量采用。 采用隔热 技术提高发动机热效率的同时不可避免的带来了充气效率的恶化， 原因是采用隔热技术导 致缸内壁面温度太高， 使得在进气行程中对新鲜充量进 行了加热， 新鲜空气的密度降低， 进 气质量下降。 [0003]为了解决该问题， 很多研究都采用了部分隔热的形式， 即对燃烧室的部分区域进 行隔热处理， 这有助于缓解充气效率恶化。 但是在选取隔热区域时， 只对宏观区域进 行了选 取， 比如只对活塞进 行隔热处理， 或者只对活塞的某一特征部位进 行隔热处理， 没有对隔热 区域的选取进行细化， 这就导致了对一些无关紧要的区域也进行了隔热处理， 对热效率的 提高基本没有益处， 但是加重 了充气效率的恶化。 [0004]另一方面， 柴油机的强化程度的不断提高， 喷油压力和喷油量大幅增加， 这就不可 避免的导致燃油附壁量增加， 喷雾碰壁形成的油 膜由于较低的蒸发速率， 从而导致油气混 合差， 燃烧不完全以及未燃碳氢以及一氧化碳等排放物过高， 尤其是在发动机冷启动阶段 这种现象更加严重 。 [0005]研究发现， 隔热燃烧室由于在金属壁面表层涂覆热障涂层， 使壁面表面温度提高， 有利于强化附壁燃烧， 缓解由于附壁油膜蒸发速率慢以及壁面温度低引起的一系列问题。 但是目前的研究在采用部分隔热技术时， 对于隔热区域的选取没有考虑对附壁燃烧的影 响。 发明内容 [0006]本公开提供了一种通用性的部分隔热方法， 综合考虑了隔热区域对于热效率、 充 气效率以及附壁燃烧的综合影响， 为发动机 燃烧室隔热区域的选取提供理论支撑 。 [0007]本公开提供的基于 燃烧室精准局部隔热的发动机性能改善方法， 包括以下步骤： [0008]步骤1、 建立燃油发动机的三维仿真模型； [0009]步骤2、 利用步骤1所建立的三维仿真模型， 计算发动机工作循环过程中燃烧室各 壁面的热流密度q， 同时计算喷油结束时刻燃烧室内的混合气当量比分布φ； [0010]步骤3、 将步骤2计算得到燃烧室各壁面热流密度值， 分别转换为循环平均热流密 度值： [0011] [0012]qi为步骤2中每一 时刻的热流密度值， n为一个发动机循环热流密度 结果输出的次说　明　书 1/3 页 3 CN 115422686 A 3