(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 202210720810.9 (22)申请日 2022.06.24 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114818389 A (43)申请公布日 2022.07.29 (73)专利权人 潍柴动力股份有限公司 地址 261061 山东省潍坊市高新 技术产业 开发区福寿东 街197号甲 (72)发明人 李卫　窦站成　朱涛　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 李海建 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) F02F 3/00(2006.01)F02F 3/26(2006.01) 审查员 石爽 (54)发明名称 一种适用于气体 机的活塞设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种适用于气体机的活塞设 计方法， 包括以下步骤： 基于直口活塞确定爆震 发生极限对应的压缩比边界； 基于压缩比边界和 预设挤流面积确定燃烧持续期最短的目标压缩 余隙； 基于压缩比边界和目标压缩余隙确定目标 挤流面积； 基于目标压缩余隙和目标挤流面积确 定燃烧持续期最短的目标燃烧室线型。 本发明在 设计活塞的压缩比时考虑了爆震， 降低了气体机 的爆震发生率。 在设计时能够适当增大压缩余 隙， 克服压缩余隙过小而引起的淬熄现象， 还有 利于缩短燃烧持续期。 同时， 本发明还在固定压 缩余隙和挤流面积后通过调整不同的燃烧室线 型， 将缸内涡流、 滚流和挤流的强度进行合理优 化匹配， 得到适合快速燃烧的燃烧室线型， 有利 于提高气体 机的热效率。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114818389 B 2022.10.28 CN 114818389 B 1.一种适用于气体机的活塞设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 基于直口活塞确定爆震发生极限对应的压缩比边界； 基于压缩比边界和预设挤 流面积确定 燃烧持续期最短的目标压缩余隙； 基于压缩比边界和目标压缩余隙确定 燃烧持续期最短的目标挤 流面积； 基于目标压缩余隙和目标挤流面积确定燃烧持续期最短的目标燃烧室线型， 所述基于 目标压缩余隙和目标挤 流面积确定 燃烧持续期最短的目标燃烧室线型包括： 基于不同的燃烧室线型分别建立多个试验燃烧室三维模型， 所述燃烧室线型包括凹坑 侧壁倾角、 凹坑深度和凹坑底部凸起高度， 其中， 通过调整凹坑侧壁倾角可以改变燃烧室凹 坑的开口形式； 通过调整凹坑深度可以获得浅盆形凹坑或深坑形凹坑， 确定压缩比后可以 间接确定燃烧室凹坑的开口大小和凹坑深度； 通过改变凹坑底部凸起高度， 调节凹坑底部 整体形式， 通过调节上述燃烧室线型可以获得不同形状的燃烧室凹坑， 在目标压缩余隙和 目标挤流面积固定的条件下， 分别建立多个试验燃烧室三维模型； 基于多个试验燃烧室三维模型分别进行仿真计算， 得到多个试验燃烧持续期； 比较多个试验燃烧持续期， 确定最短的试验燃烧持续期对应的燃烧室线型为目标燃烧 室线型。 2.根据权利要求1所述的活塞设计方法， 其特征在于， 在所述基于目标压缩余隙和目标 挤流面积确定燃烧持续期最短的目标燃烧室线 型之后， 基于压缩比边界和目标挤流面积确 定燃烧持续期最短的最佳压缩余隙。 3.根据权利要求2所述的活塞设计方法， 其特征在于， 在所述基于压缩比边界和目标挤 流面积确定燃烧持续期最短的最佳压缩余隙之后， 基于压缩比边界和最佳压缩余隙确定燃 烧持续期最短的最佳挤 流面积。 4.根据权利要求3所述的活塞设计方法， 其特征在于， 在所述基于压缩比边界和最佳压 缩余隙确定燃烧持续期最短的最佳挤流面积之后， 基于最佳压缩余隙和最佳挤流面积确定 燃烧持续期最短的最佳燃烧室线型。 5.根据权利要求1所述的活塞设计方法， 其特征在于， 所述基于直口活塞确定爆震发生 极限对应的压缩比边界包括： 基于直口活塞和预设压缩比建立 直口燃烧室三维模型； 基于直口燃烧室三维模型进行仿真计算， 判断当前压缩比下是否发生爆震， 如果是， 则 减小压缩比后建立模 型并重复本步骤， 直至获取爆震发生极限对应的压缩比边界； 如果否， 则增大压缩比后建立模型并重复本步骤， 直至获取爆震发生极限对应的压缩比边界。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的活塞设计方法， 其特征在于， 所述基于压缩比边界和 预设挤流面积确定 燃烧持续期最短的目标压缩余隙包括： 基于压缩比边界和预设挤流面积以及不同的压缩余隙分别建立多个固定挤流面积燃 烧室三维模型； 基于多个固定挤流面积燃烧室三维模型分别进行仿真计算， 得到多个试验燃烧持续 期； 比较多个试验燃烧持续期， 确定最短的试验燃烧持续期对应的压缩余隙为目标压缩余 隙。 7.根据权利要求1 ‑5任一项所述的活塞设计方法， 其特征在于， 所述基于压缩比边界和权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114818389 B 2目标压缩余隙确定 燃烧持续期最短的目标挤 流面积包括： 基于压缩比边界和目标压缩余隙以及不同的挤流面积分别建立多个固定压缩余隙燃 烧室三维模型； 基于多个固定压缩余隙燃烧室三维模型分别进行仿真计算， 得到多个试验燃烧持续 期； 比较多个试验燃烧持续期， 确定最短的试验燃烧持续期对应的挤流面积为目标挤流面 积。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114818389 B 3