CN117028016B - 缸内直喷甲醇发动机及其燃烧室、燃烧室参数确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缸内直喷甲醇发动机及其燃烧室、燃烧室参数确定方法，燃烧室包括：主体腔室，和排布在主体腔室周围的多个均匀单元，均匀单元包括沿涡流方向，依次排布的第一腔室和第二腔室，第一腔室的室壁和第二腔室的室壁均自内向外凸起，第一腔室与第二腔室之间具有连接点，各个连接点的连线围绕形成的区域为主体腔室，连接点与主体腔室的中心点的连线为缸内直喷甲醇发动机的燃料喷发路线。由此，沿着涡流方向，通过增加第一腔室和第二腔室延长了燃料的喷射路线，避免了燃料直接打在主体腔室的室壁上快速液化，并且第一腔室和第二腔室对燃料的分离，增加了燃料的喷射束角，提升了燃料的雾化效果。

Description

缸内直喷甲醇发动机及其燃烧室、燃烧室参数确定方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种缸内直喷甲醇发动机及其燃烧室、燃烧室参数确定方法。

背景技术

为缓解能源危机和环境污染，替代燃料的使用成为新的解决方案。我国的能源结构为缺油少气多煤，而甲醇作为煤炭的副产物，其化学分子式为CH₃OH，理论上的燃烧产物为CO₂与H₂O，故而采用甲醇作为发动机燃料来解决能源危机和环境污染，意义重大。

相关柴油机的活塞结构为回转体，喷油器孔数一般为8或9孔，配合高喷射轨压以及气道涡流，使得柴油在缸内较为均匀分布。但其存在的问题是，由于甲醇发动机喷射轨压低，甲醇喷射雾化锥角小，实际上在缸内无法均匀分布，这使得甲醇的喷射雾化水平较差，大部分的甲醇以液滴形态进入缸内。最终由于甲醇喷射的技术水平受限，导致燃烧室内的燃烧效率低。

发明内容

本发明提供了一种缸内直喷甲醇发动机及其燃烧室、燃烧室参数确定方法，以解决相关技术中，甲醇喷射雾化水平差的问题。

为解决上述问题，本发明一方面实施例提出了一种缸内直喷甲醇发动机的燃烧室，包括：主体腔室，和排布在所述主体腔室周围的多个均匀单元，所述均匀单元包括沿涡流方向，依次排布的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室的室壁和所述第二腔室的室壁均自内向外凸起，所述第一腔室与所述第二腔室之间具有连接点，各个连接点的连线围绕形成的区域为所述主体腔室，所述连接点与所述主体腔室的中心点的连线为缸内直喷甲醇发动机的燃料喷发路线。

可选地，所述第一腔室的体积小于所述第二腔室的体积。

可选地，各所述第一腔室的室壁的最外凸点的连线形成第一圆，各所述第二腔室的室壁的最外凸点的连线形成第二圆，各个所述连接点的连线形成第三圆，所述第一圆的直径小于所述第二圆的直径；所述第一圆的直径大于所述第三圆的直径。

可选地，各个所述连接点的连线形成第三圆，在所述第三圆中，第一扇形的圆心角小于或等于第二扇形的圆心角，所述第一扇形为所述第一腔室的室壁的两侧连接点在所述第三圆上形成的扇形，所述第二扇形为所述第二腔室的室壁的两侧连接点在所述第三圆上形成的扇形。

可选地，所述第一腔室的室壁的形状为圆弧形，所述第二腔室的室壁的形状为圆弧形，所述第一腔室的室壁的曲率半径小于所述第二腔室的室壁的曲率半径，所述第一腔室的室壁的曲率半径小于活塞的半径。

可选地，所述第一腔室的室壁的最外凸点至第一平面的距离，大于所述连接点至第一平面的距离，且小于所述第二腔室的室壁的最外凸点至第一平面的距离，所述第一平面为所述主体腔室的中心与所述连接点的连线的垂面，其中，所述第二腔室的室壁的最外凸点至第一平面的距离小于活塞的半径。

可选地，所述均匀单元还包括：位于所述第一腔室和所述第二腔室之间的连接壁，所述连接壁自外向内凸起，所述连接壁的最内凹点为所述连接点。

可选地，所述第一腔室的室壁的形状为圆弧形，所述第二腔室的室壁的形状为圆弧形，所述连接壁的形状为圆弧形，所述第一腔室的室壁的曲率半径大于所述连接壁的曲率半径，且小于所述第二腔室的室壁的曲率半径，所述第一腔室的室壁的曲率半径小于活塞的半径。

为解决上述问题，本发明第二方面实施例提出了一种缸内直喷甲醇发动机，包括本发明任一实施例所述的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室，还包括：喷油器；

所述喷油器包括喷油主体和喷嘴，所述喷嘴包括多个甲醇喷嘴和多个柴油喷嘴；

多个所述甲醇喷嘴环状布置，多个所述柴油喷嘴环状布置；多个所述甲醇喷嘴近邻所述喷油主体设置，多个所述柴油喷嘴近邻所述甲醇喷嘴，远离所述喷油主体设置。

可选地，甲醇的喷射锥角小于柴油的喷射锥角，所述柴油的喷射锥角小于或等于180°。

为解决上述问题，本发明第三方面实施例提出了一种缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的参数确定方法，包括以下步骤：

搭建发动机的基础仿真模型；

通过仿真计算得到所述发动机的仿真参数，所述仿真参数包括醇耗率与甲烷排放值；

根据所述仿真参数与标定参数之间的误差大小调整所述基础仿真模型，并将符合所述仿真参数与标定参数之间的误差大小的所述基础仿真模型作为普适仿真模型；

依据本发明任一实施例所述的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室、本发明任一实施例所述的缸内直喷甲醇发动机、以及所述普适仿真模型，搭建发动机的优化仿真模型；

通过仿真计算得到第一腔室的燃料分布与第二腔室的燃料分布；

根据所述第一腔室的燃料分布与所述第二腔室的燃料分布调整所述优化仿真模型中燃烧室的形状参数。

根据本发明实施例提出的缸内直喷甲醇发动机及其燃烧室、燃烧室参数确定方法，燃烧室包括：主体腔室，和排布在主体腔室周围的多个均匀单元，均匀单元包括沿涡流方向，依次排布的第一腔室和第二腔室，第一腔室的室壁和第二腔室的室壁均自内向外凸起，第一腔室与第二腔室之间具有连接点，各个连接点的连线围绕形成的区域为主体腔室，连接点与主体腔室的中心点的连线为缸内直喷甲醇发动机的燃料喷发路线。由此，沿着涡流方向，通过增加第一腔室和第二腔室延长了燃料的喷射路线，避免了燃料直接打在主体腔室的室壁上快速液化，并且第一腔室和第二腔室对燃料的分离，增加了燃料的喷射束角，提升了燃料的雾化效果。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的俯视图；

图2是本发明一个实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的俯视图；

图3是本发明另一个实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的俯视图；

图4是本发明又一个实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的局部俯视图；

图5是本发明又一个实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的局部俯视图；

图6为本发明实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的喷油器结构示意图；

图7是本发明实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的参数确定方法流程图；

图8是本发明一个具体实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的参数确定方法流程图；

图9示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的俯视图。如图1所示，该缸内直喷甲醇发动机的燃烧室包括：主体腔室100，和排布在主体腔室100周围的多个均匀单元101，均匀单元101包括沿涡流方向，依次排布的第一腔室102和第二腔室103，第一腔室102的室壁和第二腔室103的室壁均自内向外凸起，第一腔室102与第二腔室103之间具有连接点A，各个连接点A的连线围绕形成的区域为主体腔室100，连接点A与主体腔室100的中心点的连线为缸内直喷甲醇发动机的燃料喷发路线。

需要说明的是，该缸内直喷甲醇发动机中还具有喷油器，在图1俯视图中，示例性的，喷油器的中轴线可以与主体腔室100的中轴线重合。通过在整车控制器的控制下，在需要喷油时，喷油器自主体腔室100的中心点（此处为了简单示意说明，将喷射点抽象为主体腔室100的中心点）沿图1中的虚线箭头进行喷油至连接点A，配合高喷射轨压以及气道涡流，喷油器喷射的燃料自连接点A向第一腔室102和第二腔室103两个方向分流。

继续参考图1，第一腔室102的室壁和第二腔室103的室壁均自内向外凸起，这里的自内向外是指，自主体腔室100内部，沿主体腔室100的径向方向向外，这样，在主体腔室100的基础上，增加第一腔室102和第二腔室103，不但延长了燃料的喷射路径，而且将第一腔室102和第二腔室103的连接点作为喷射的目标点，对燃料进一步进行了分流雾化，使得燃料雾化程度高，避免了燃料以液滴的形式进入缸内。

在一个实施例中，第一腔室102的室壁和第二腔室103的室壁向外凸起的形状可以为圆弧，椭圆弧，方形，三角形，异形等其他形状，以在流体力学上，燃料比较容易分散流动，不易聚集为主。

由此，通过增加第一腔室102和第二腔室103延长了燃料的喷射路线，避免了燃料直接打在主体腔室100的室壁上快速液化，并且第一腔室102和第二腔室103对燃料的分离，增加了燃料的喷射束角，提升了燃料的雾化效果。

在一个实施例中，均匀单元101的个数与喷油器上的燃料喷嘴的个数相同。均匀单元101的位置可以连续排布，也可以间隔排布，主要也是与喷油器上的燃料喷嘴的位置相对应，使得喷油的主路线能够对应均匀单元101中的连接点A。其中，第一腔室102和第二腔室103的体积可相同也可以不同。第一腔室102和第二腔室103的体积相同，且连续交错排布时，喷油的主路线可以以两腔室之间的任一连接点为目标点（如图1所示）。

可选地，图2是本发明一个实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的俯视图。图3是本发明另一个实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的俯视图。如图2和图3所示，第一腔室102的体积小于第二腔室103的体积。

可以理解的是，在涡流的作用下，进入第二腔室103的燃料可能更多，进而通过对燃烧室中第一腔室102和第二腔室103的非对称设计，使得沿着涡流的方向，第一腔室102的体积小于第二腔室103的体积，也就是说，沿着涡流方向的区域空间更大，逆着涡流方向的区域空间较小。这样，使得单位空间内第一腔室102和第二腔室103两侧区域内的燃料分布可以是相等的，如此，提高了燃烧室内的燃烧均匀性，更有利于提高热效率，较低排放。

可选地，如图3所示，各第一腔室102的室壁的最外凸点的连线形成第一圆104，各第二腔室103的室壁的最外凸点的连线形成第二圆105，各个连接点的连线形成第三圆106，第一圆104的直径小于第二圆105的直径；第一圆104的直径大于第三圆106的直径。

示例性的，若喷油器的燃料喷嘴具有8个，那么可以设置8个均匀单元101，并设计8个均匀单元101中的第一腔室102和第二腔室103沿涡流方向连续交替排布。第一圆104为，以主体腔室100的中心点和第一腔室102的最外凸点的连线为半径的圆。第二圆105为，以主体腔室100的中心点和第二腔室103的最外凸点的连线为半径的圆。第三圆106为，以主体腔室100的中心点和连接点A之间的连线为半径的圆。如此，可以在一定程度上保证第一腔室102的体积小于第二腔室103的体积。使得单位空间内第一腔室102和第二腔室103两侧区域内的燃料分布可以是相等的，如此，提高了燃烧室内的燃烧均匀性，更有利于提高热效率，较低排放。

可选地，图4是本发明又一个实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的局部俯视图。如图3和图4所示，各个连接点A的连线形成第三圆106，在第三圆106中，第一扇形的圆心角θ1小于或等于第二扇形的圆心角θ2，第一扇形为第一腔室102的室壁的两侧连接点在第三圆106上形成的扇形，第二扇形为第二腔室103的室壁的两侧连接点在第三圆106上形成的扇形。

当第一扇形的圆心角θ1等于第二扇形的圆心角θ2时，第一腔室102和第二腔室103对应的第三圆106弧长相同，此时，若第一腔室102的最外凸点相比第二腔室103的最外凸点更近邻主体腔室，那么在一定程度上可以保证第一腔室102的体积小于第二腔室103的体积。当第一扇形的圆心角θ1小于第二扇形的圆心角θ2时，第一腔室102和第二腔室103对应的第三圆106弧长不同，第一腔室102对应的第三圆106弧长小于第二腔室103对应的第三圆106的弧长，此时，若第一腔室102的最外凸点相比第二腔室103的最外凸点更近邻主体腔室，或者，第一腔室102的最外凸点与第二腔室103的最外凸点在同一圆上，那么在一定程度上可以保证第一腔室102的体积小于第二腔室103的体积。最终使得单位空间内第一腔室102和第二腔室103两侧区域内的燃料分布可以是相等的，如此，提高了燃烧室内的燃烧均匀性，更有利于提高热效率，较低排放。

可选地，如图4所示，第一腔室102的室壁的形状为圆弧形，第二腔室103的室壁的形状为圆弧形，第一腔室102的室壁的曲率半径R1小于第二腔室103的室壁的曲率半径R3，第二腔室103的室壁的曲率半径R3小于活塞的半径。

当第一腔室102的最外凸点和第二腔室103的最外凸点位于同一圆上，第一腔室102和第二腔室103的连接点位于同一圆上时，曲率半径较大的圆弧形与连接点围绕的区域一般相较于曲率半径较小的圆弧形与连接点围绕的区域的面积大。当第一腔室102的最外凸点和第二腔室103的最外凸点不在同一圆上时，最外凸点更远离主体腔室100的中心点的腔室的体积更大，进而，使得第二腔室103的体积大于第一腔室102的体积。最终使得单位空间内第一腔室102和第二腔室103两侧区域内的燃料分布可以是相等的，如此，提高了燃烧室内的燃烧均匀性，更有利于提高热效率，较低排放。

可选地，图5是本发明又一个实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的局部俯视图。如图5所示，第一腔室102的室壁的最外凸点至第一平面P的距离L1，大于连接点A至第一平面P的距离L2，且小于第二腔室103的室壁的最外凸点至第一平面P的距离L3，第一平面P为主体腔室100的中心O与连接点A的连线的垂面，其中，第二腔室103的室壁的最外凸点至第一平面P的距离小于活塞的半径。

如此，可以控制第一腔室102的室壁的最外凸点相对于第二腔室103的室壁的最外凸点更近邻主体腔室100，并且限定连接点A与主体腔室100的中心O之间的距离L2，小于第一腔室102的室壁的最外凸点至第一平面P的距离L1，小于第二腔室103的室壁的最外凸点至第一平面P的距离L3，使得连接点A相对于第一腔室102的室壁的最外凸点、第二腔室103的室壁的最外凸点更近邻主体腔室100，保证了第一腔室102与第二腔室103均是外凸形状，并且在一定程度上可以使得第二腔室103的体积大于第一腔室102的体积。最终使得单位空间内第一腔室102和第二腔室103两侧区域内的燃料分布可以是相等的，如此，提高了燃烧室内的燃烧均匀性，更有利于提高热效率，较低排放。

可选地，如图4和图5所示，均匀单元101还包括：位于第一腔室102和第二腔室103之间的连接壁107，连接壁107自外向内凸起，连接壁107的最内凹点为连接点A。

其中，通过连接壁107的设置，使得第一腔室102和第二腔室103之间连接更加柔和，当燃料喷射至连接点A时，燃料可以顺着连接壁107更好的分别向第一腔室102和第二腔室103扩散。

可选地，如图4和图5所示，第一腔室102的室壁的形状为圆弧形，第二腔室103的室壁的形状为圆弧形，连接壁107的形状为圆弧形，第一腔室102的室壁的曲率半径R1大于连接壁107的曲率半径R2，且小于第二腔室103的室壁的曲率半径R3，第二腔室103的室壁的曲率半径R3小于活塞的半径。

如此，通过将连接壁107的形状设置为圆弧形，有利于燃料更好的顺着连接壁107分别向第一腔室102和第二腔室103扩散。

并且第一腔室102的室壁的曲率半径R1，大于连接壁107的曲率半径R2且小于第二腔室103的室壁的曲率半径R3，在一定程度上可以使得第二腔室103的体积大于第一腔室102的体积。最终使得单位空间内第一腔室102和第二腔室103两侧区域内的燃料分布可以是相等的，如此，提高了燃烧室内的燃烧均匀性，更有利于提高热效率，较低排放。

在上述各个实施例中，以图4和图5在纸面上的视角方位来说，燃料喷射方向左侧区域包角为θ2，右侧区域包角为θ1。左侧弧段半径为R3，中间弧段半径为R2，右侧弧段半径为R1，0＜R2＜R1<R3<R。左侧弧段宽度L3，中间弧段宽度为L2，右侧弧段长度L1，且0＜L2＜L1<L3<R。其中R为活塞半径，θ1、θ2、R1、R2和R3的数值由气道的涡流比水平决定，L1、L2及L3的数值由燃料喷射量决定。

由此，可以通过适当调整θ1、θ2、R1、R2、R3、L1、L2及L3中的一个或几个的数值，可以得到燃烧室比较合理的设计值。

本发明实施例还提出了一种缸内直喷甲醇发动机，该发动机包括本发明任一实施例的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室，还包括：喷油器；

图6为本发明实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的喷油器结构示意图。如图6所示，喷油器包括喷油主体200和喷嘴201，喷嘴201包括多个甲醇喷嘴2011和多个柴油喷嘴2012；

多个甲醇喷嘴2011环状布置，多个柴油喷嘴2012环状布置；多个甲醇喷嘴2011近邻喷油主体200设置，多个柴油喷嘴2012近邻甲醇喷嘴2011，远离喷油主体200设置。

该喷油器为双排孔设计，最下端一层为柴油喷射，上层为甲醇喷射，甲醇喷射雾束202与柴油喷射雾束203中心线为交叉设计。发动机的工作模式为先喷柴油，柴油在缸内压燃后开始喷射甲醇，由柴油的火焰引燃甲醇，进而燃烧做功。柴油和甲醇喷射雾束为交叉设计，并且柴油喷射雾束203相较于甲醇喷射雾束202喷射的更高，这样，当柴油燃烧下落时，甲醇刚好能够喷射到柴油火焰上，进而，甲醇燃料可以更早的喷射到柴油火焰上，使得甲醇燃料比较容易被引燃，缩短燃烧持续期，提升了发动机热效率。

该缸内直喷甲醇发动机还包括发动机其他必要的部件，比如进气管、排气管等，可以参考相关技术中发动机的结构示意图，此处不再一一赘述。

可选地，甲醇的喷射锥角小于柴油的喷射锥角，柴油的喷射锥角小于或等于180°。

在一个实施例中，柴油和甲醇喷射雾束为交叉设计，可以通过甲醇的喷射锥角小于柴油的喷射锥角来实现，另外，柴油的喷射锥角小于或等于180°，避免柴油喷射至喷油器，对喷油器造成污染和劣化。

在该示例中，柴油喷射和/或甲醇喷射的方向的目标点，可以为前述示例中的连接点A。

由此，本发明通过非对称花瓣形燃烧室设计，匹配气道涡流，使得甲醇燃料在周向上分布更均匀，并在此基础上，通过对喷油器喷射方向重新设计，使得甲醇燃料更好的被引燃，缩短燃烧持续期，提升了发动机热效率。

图7是本发明实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的参数确定方法流程图。图8是本发明一个具体实施例提出的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的参数确定方法流程图。如图7和图8所示，该方法包括以下步骤：

S101，搭建发动机的基础仿真模型。

其中，基础仿真模型以现有的发动机为模型进行搭建。

S102，通过仿真计算得到发动机的仿真参数，仿真参数包括醇耗率与甲烷排放值。

通过CFD，(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)分析现有的发动机的醇耗率和甲烷排放值。

S103，根据仿真参数与标定参数之间的误差大小调整基础仿真模型，并将符合仿真参数与标定参数之间的误差大小的基础仿真模型作为普适仿真模型。

当醇耗率与甲烷排放值均与台架试验结果（标定参数）之间的误差，处于能接受的误差范围时，说明搭建的现有的发动机的基础仿真模型与台架试验的真实发动机相吻合。当醇耗率与甲烷排放值均与台架试验结果之间的误差，处于能接受的误差范围外时，说明搭建的现有的发动机的基础仿真模型与台架试验的真实发动机相差较多。需要重新调整基础仿真模型参数，重新搭建。直至现有的发动机的基础仿真模型与台架试验的真实发动机相吻合，得到普适仿真模型，进入下一步。

S104，依据本发明任一实施例的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室、本发明任一实施例的缸内直喷甲醇发动机、以及普适仿真模型，搭建发动机的优化仿真模型。

也就是说，在搭建好现有的发动机的基础仿真模型之后，可以在该基础仿真模型上，按照前述实施例进行燃烧室和/或喷油器的修正，从而搭建出本发明实施例的缸内直喷甲醇发动机的模型，即优化仿真模型。

S105，通过仿真计算得到第一腔室的燃料分布与第二腔室的燃料分布。

最终，通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析现有的发动机的醇耗率和甲烷排放值。并可以直接从仿真软件中读到第一腔室的燃料分布与第二腔室的燃料分布。

S106，根据第一腔室的燃料分布与第二腔室的燃料分布调整优化仿真模型中燃烧室的形状参数。

也就是说，首先将发动机安装至试验台进行试验，测得规定工况下的醇耗率与甲烷排放水平。搭建燃烧系统仿真模型，通过仿真计算得到的醇耗率与甲烷排放值，同试验结果进行对标，若标定误差超过吻合范围，就对仿真模型的参数设置及网格进行调整，直至调整至误差满足限值。误差满足限值后，将仿真模型中的网格设置，参数设置等形成规范，该仿真规范适用于后续其他机型的燃烧室的仿真选型。根据此仿真规范，构建燃烧室优化仿真模型，并进行仿真计算，若左右区域内的单位空间燃料分布不均匀，则对左右区域包角θ1、θ2进行调整；再次进行仿真评价，若各区域内燃料分布不均匀，则对弧段半径R1、R2和R3进行调整；再次进行仿真评价，若径向上燃料分布不均匀，则对弧段宽度L1、L2和L3进行调整；再次进行仿真评价，直至满足需求。如此，通过仿真计算进行燃烧室的优化选型，相比试验选型，时间更短，成本更低。

其中，θ1、θ2、R1、R2、R3、L1、L2及L3的调整可以随机，不分先后顺序。图8中所示的流程步骤，仅为其中一种示意。为了仿真方便，可以自行设定参数调整顺序。

由此，本发明：通过非对称花瓣形燃烧室设计，使得燃料在燃烧室周向和径向方向上都得到较为均匀的分布。通过喷油器柴油和甲醇的喷射雾束交叉设计，使得甲醇燃料更易被引燃，燃烧持续期更短，热效率更高。通过燃烧室设计方法，可以对不同机型的燃烧室进行快速优化，时间更短，成本更低。

图9示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备（如头盔、眼镜、手表等）和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图9所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器（ROM）12、随机访问存储器（RAM）13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器（ROM）12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器（RAM）13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、只读存储器（ROM） 12以及随机访问存储器（RAM）13通过总线14彼此相连。输入/输出（I/O）接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至输入/输出（I/O）接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的参数确定方法。

在一些实施例中，缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的参数确定方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由只读存储器（ROM） 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到随机访问存储器（RAM） 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的参数确定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行缸内直喷甲醇发动机的燃烧室的参数确定方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

综上所述，根据本发明实施例提出的缸内直喷甲醇发动机及其燃烧室、燃烧室参数确定方法，燃烧室包括：主体腔室，和排布在主体腔室周围的多个均匀单元，均匀单元包括沿涡流方向，依次排布的第一腔室和第二腔室，第一腔室的室壁和第二腔室的室壁均自内向外凸起，第一腔室与第二腔室的之间的具有连接点，各个连接点的连线围绕形成的区域为主体腔室，连接点与主体腔室的中心点的连线为缸内直喷甲醇发动机的燃料喷发路线。由此，沿着涡流方向，通过增加第一腔室和第二腔室延长了燃料的喷射路线，避免了燃料直接打在主体腔室的室壁上快速液化，并且第一腔室和第二腔室对燃料的分离，增加了燃料的喷射束角，提升了燃料的雾化效果。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种缸内直喷甲醇发动机的燃烧室，其特征在于，包括：主体腔室，和排布在所述主体腔室周围的多个均匀单元，所述均匀单元包括沿涡流方向，依次排布的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室的室壁和所述第二腔室的室壁均自内向外凸起，所述第一腔室与所述第二腔室之间具有连接点，各个连接点的连线围绕形成的区域为所述主体腔室，所述连接点与所述主体腔室的中心点的连线为缸内直喷甲醇发动机的燃料喷发路线；所述第一腔室的体积小于所述第二腔室的体积；所述均匀单元还包括：位于所述第一腔室和所述第二腔室之间的连接壁，所述连接壁自外向内凸起，所述连接壁的最内凹点为所述连接点。

2.根据权利要求1所述的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室，其特征在于，各所述第一腔室的室壁的最外凸点的连线形成第一圆，各所述第二腔室的室壁的最外凸点的连线形成第二圆，各个所述连接点的连线形成第三圆，所述第一圆的直径小于所述第二圆的直径；所述第一圆的直径大于所述第三圆的直径。

3.根据权利要求1所述的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室，其特征在于，各个所述连接点的连线形成第三圆，在所述第三圆中，第一扇形的圆心角小于或等于第二扇形的圆心角，所述第一扇形为所述第一腔室的室壁的两侧连接点在所述第三圆上形成的扇形，所述第二扇形为所述第二腔室的室壁的两侧连接点在所述第三圆上形成的扇形。

4.根据权利要求1所述的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室，其特征在于，所述第一腔室的室壁的形状为圆弧形，所述第二腔室的室壁的形状为圆弧形，所述第一腔室的室壁的曲率半径小于所述第二腔室的室壁的曲率半径，所述第二腔室的室壁的曲率半径小于活塞的半径。

5.根据权利要求1所述的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室，其特征在于，所述第一腔室的室壁的最外凸点至第一平面的距离，大于所述连接点至第一平面的距离，且小于所述第二腔室的室壁的最外凸点至第一平面的距离，所述第一平面为所述主体腔室的中心与所述连接点的连线的垂面，其中，所述第二腔室的室壁的最外凸点至第一平面的距离小于活塞的半径。

6.根据权利要求1所述的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室，其特征在于，所述第一腔室的室壁的形状为圆弧形，所述第二腔室的室壁的形状为圆弧形，所述连接壁的形状为圆弧形，所述第一腔室的室壁的曲率半径大于所述连接壁的曲率半径，且小于所述第二腔室的室壁的曲率半径，所述第二腔室的室壁的曲率半径小于活塞的半径。

7.一种缸内直喷甲醇发动机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室，还包括：喷油器；

所述喷油器包括喷油主体和喷嘴，所述喷嘴包括多个甲醇喷嘴和多个柴油喷嘴；

多个所述甲醇喷嘴环状布置，多个所述柴油喷嘴环状布置；多个所述甲醇喷嘴近邻所述喷油主体设置，多个所述柴油喷嘴近邻所述甲醇喷嘴，远离所述喷油主体设置，其中，柴油喷射雾束和甲醇喷射雾束为交叉设计，且多个所述柴油喷嘴相对于多个所述柴油喷嘴更近邻燃烧室设置。

8.根据权利要求7所述的缸内直喷甲醇发动机，其特征在于，甲醇的喷射锥角小于柴油的喷射锥角，所述柴油的喷射锥角小于或等于180°。

9.一种缸内直喷甲醇发动机的燃烧室参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

搭建发动机的基础仿真模型；

通过仿真计算得到所述发动机的仿真参数，所述仿真参数包括醇耗率与甲烷排放值；

根据所述仿真参数与标定参数之间的误差大小调整所述基础仿真模型，并将符合所述仿真参数与标定参数之间的误差大小的所述基础仿真模型作为普适仿真模型；

依据如权利要求1-6任一项所述的缸内直喷甲醇发动机的燃烧室、如权利要求7或8所述的缸内直喷甲醇发动机、以及所述普适仿真模型，搭建发动机的优化仿真模型；

通过仿真计算得到第一腔室的燃料分布与第二腔室的燃料分布；

根据所述第一腔室的燃料分布与所述第二腔室的燃料分布调整所述优化仿真模型中燃烧室的形状参数。