本发明涉及发动机，尤其涉及一种燃烧系统、气体发动机及燃烧系统设计方法。
背景技术：
1、高压直喷压燃式天然气发动机简称hpdi发动机，在压缩上止点前用5％的柴油喷入气缸引燃，95％的天然气以300bar的压力喷入到火焰中成为主燃料燃烧做功。hpdi发动机能够保持与原柴油机相同的功率和扭矩，其动力性与柴油机完全相同，比火花塞点燃式燃气发动机功率和扭矩提高20％。
2、现有技术中，部分hpdi发动机采用耦合式喷射器，即柴油喷射和天然气喷射由同一支喷油器完成，其布置形式如图1和图2所示，喷油器采用双排孔设计，其中，下层喷油孔为柴油喷射孔，上层喷射孔为天然气喷射孔，多个天然气喷射孔和多个柴油喷射孔均沿喷油器周向间隔布置，多个天然气喷射孔和多个柴油喷射孔一一对应分布，天然气喷射孔的中心轴线和所对应的柴油喷射孔的中心轴线位于同一平面且平行，柴油喷射孔喷射的柴油气束较天然气喷射孔喷射的天然气气束短。
3、上述采用耦合式喷射器的hpdi发动机，由于喷油器里的天然气通道需要用柴油密封，气轨的压力决定了柴油和天然气的喷射压力。受制于气轨的加工难度，目前气轨压力较低，虽然柴油用量较低，但整体喷射持续期较长，柴油雾化较差。
4、为此，现有技术提出了一种双喷射器燃烧系统，如图3所示，在燃烧室中心布置天然气喷射器1000＇，边缘布置燃油喷射器2000＇，将柴油喷射和天然气喷射独立开，以解决柴油喷射压力受天然气轨压的影响，达到提升柴油喷射压力，缩短喷射持续期以及提升喷油雾化效果的目的。
5、上述采用双喷射器的燃烧系统，由于燃油喷射器布置在边缘，只能在面向天然气的方向设置柴油喷射孔，而在背向天然气方向设置柴油喷射孔的话，不仅起不到引燃作用，还会导致柴油喷到缸套。如果通过较少的柴油气束引燃较多的天然气气束，必然会导致背向燃油喷射器一侧的天然气气束难以被引燃，从而导致换热效率较低，排放性能差。
6、因此，亟需一种燃烧系统，以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提出一种燃烧系统、气体发动机及燃烧系统设计方法，能够提升通过燃油雾束更好地引燃天然气气束，缩短燃烧持续期，提升气体发动机的燃烧效率。
2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：
3、燃烧系统，包括：
4、气缸盖和活塞，所述活塞和所述气缸盖之间形成燃烧室，所述燃烧室包括设于所述活塞顶面的燃烧室凹坑，所述燃烧室凹坑的底部设有中心凸台，所述燃烧室凹坑围绕所述中心凸台的周向侧壁设有环形凸台，所述环形凸台与所述燃烧室凹坑的底部之间形成第一凹坑，所述第一凹坑包括分别位于第一预设平面两侧且容积不同的凹坑一和凹坑二，所述凹坑一的容积小于所述凹坑二的容积；
5、燃油喷射器，与所述活塞同轴设置且设有沿自身中心轴线周向间隔分布的多个燃油喷射孔，用于向所述第一凹坑内喷射燃油；
6、天然气喷射器，设有沿自身中心轴线周向间隔分布的多个天然气喷射孔，多个所述天然气喷射孔被分为两组，分别用于向所述凹坑一和所述凹坑二内喷射天然气，所述天然气喷射器和所述凹坑二位于所述第一预设平面的同一侧，所述天然气喷射器的中心轴线与所述燃油喷射器的中心轴线均位于第二预设平面上且呈夹角设置，且由所述燃烧室凹坑的开口至所述燃烧室凹坑底部的方向，所述天然气喷射器中心轴线逐渐靠近所述燃油喷射器的中心轴线；所述第二预设平面与所述第一预设平面垂直且所述燃油喷射器的中心轴线位于所述第一预设平面。
7、作为上述燃烧系统的一种优选技术方案，多个所述燃油喷射孔与多个所述天然气喷射孔一一对应，所述燃油喷射孔的中心轴线与所对应所述天然气喷射孔的中心轴线于所述燃烧室内相交。
8、作为上述燃烧系统的一种优选技术方案，与所述凹坑一位于所述第一预设平面同一侧的所述环形凸台为凸台一，与所述凹坑二位于所述第一预设平面同一侧的所述环形凸台为凸台二；所述凸台一较所述凸台二靠近所述气缸盖。
9、作为上述燃烧系统的一种优选技术方案，所述气缸盖面朝所述燃烧室的端面所在的平面为第三预设平面，所述天然气喷射器的中心轴线与所述第三预设平面之间的夹角为夹角θ，30°＜θ＜90°。
10、作为上述燃烧系统的一种优选技术方案，所述燃油喷射器的中心轴线与所述第三预设平面相较于点a，所述天然气喷射器的中心轴线与所述第三预设平面相交于点b；
11、所述点a与所述点b之间的间距为l，0＜l≤0.5d，d为气缸直径，所述间距l与所述夹角θ呈反比例。
12、作为上述燃烧系统的一种优选技术方案，所述凹坑一在第二预设平面上的截面包括半径为r1的圆弧，所述凹坑二在所述第二预设平面上的截面包括半径为r2的圆弧，r1＜r2。
13、作为上述燃烧系统的一种优选技术方案，所述燃油喷射孔的中心轴线与所述燃烧室凹坑的内壁相交位置为第一相交位置，所述第一相交位置位于所述环形凸台与所述第一凹坑的相交位置处；
14、所述天然气喷射孔的中心轴线与所述燃烧室凹坑的内壁相交位置为第二相交位置，所述第二相交位置位于所述环形凸台与所述第一凹坑的相交位置处。
15、作为上述燃烧系统的一种优选技术方案，所述凹坑一与所述活塞的中心轴线沿所述活塞径向的最大间距为l1，所述凹坑二与所述活塞的中心轴线沿所述活塞径向的最大间距为l2，0.25d＜l1＜l2＜0.5d,d为气缸直径；
16、和/或，所述活塞的顶面与所述凹坑一沿所述活塞轴向的最大间距为h1，所述活塞的顶面与所述凹坑二沿所述活塞轴向的最大间距为h2，0.1d＜h1＜h2＜0.3d，d为气缸直径。
17、为了实现上述目的，本发明还提供了一种气体发动机，包括缸体及上述任一方案所述的燃烧系统，所述缸体与气缸盖相连，所述缸体上设有活塞孔，所述活塞滑动设于所述活塞孔内。
18、为了实现上述目的，本发明还提供了一种燃烧系统设计方法，应用于上述的燃烧系统，所述燃烧系统设计方法包括以下步骤：
19、构建燃烧系统三维模型，并基于该燃烧系统的三维模型进行三维燃烧仿真；
20、在凹坑一和凹坑二内的天然气分布不均匀时，调节凹坑一的容积和凹坑二的容积。
21、本发明有益效果：本发明提供的燃烧系统及气体发动机，将燃油喷射器与活塞同轴布置，且将喷射器布置在燃油喷射器的一侧且倾斜设置，配合采用非对称的燃烧室使天然气喷射器所在的燃烧室的容积较大，使喷向容积较大的凹坑二内的天然气量较多，天然气喷向凹坑一的过程中部分天然气已扩散，喷向容积较小的凹坑一内的天然气量较少，从而使燃烧室单位空间内的天然气量相差不大，实现天然气在燃烧室内均匀分布；通过与活塞同轴的燃油喷射器上周向间隔布置的多个燃油喷射孔向燃烧室内喷射燃油，尽可能地使燃烧室内天然气都能接触到燃油，使燃油雾束能够引燃所有的天然气气束，缩短燃烧持续期，提升气体发动机的燃烧效率。
22、本发明提供的燃烧系统设计方法，能够根据不同发动机机型所需的燃烧系统进行快速设计，实现通过三维燃烧仿真的方式进行燃烧系统的优化设计，相比试验选型，时间更短，成本更低。通过对燃烧系统进行优化设计，能够实现天然气和空气在燃烧室内均匀混合，且由燃油喷射器均匀引燃，缩短燃烧持续期，提升了发动机的热效率。
1.燃烧系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，多个所述燃油喷射孔与多个所述天然气喷射孔一一对应，所述燃油喷射孔的中心轴线与所对应所述天然气喷射孔的中心轴线于所述燃烧室内相交。
3.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，与所述凹坑一(31)位于所述第一预设平面(100)同一侧的所述环形凸台为凸台一，与所述凹坑二(32)位于所述第一预设平面(100)同一侧的所述环形凸台为凸台二；所述凸台一较所述凸台二靠近所述气缸盖(4)。
4.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述气缸盖(4)面朝所述燃烧室的端面所在的平面为第三预设平面(300)，所述天然气喷射器(2)的中心轴线与所述第三预设平面(300)之间的夹角为夹角θ，30°＜θ＜90°。
5.根据权利要求4所述的燃烧系统，其特征在于，所述燃油喷射器(1)的中心轴线与所述第三预设平面(300)相较于点a，所述天然气喷射器(2)的中心轴线与所述第三预设平面(300)相交于点b；
6.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述凹坑一(31)在第二预设平面(200)上的截面包括半径为r1的圆弧，所述凹坑二(32)在所述第二预设平面(200)上的截面包括半径为r2的圆弧，r1＜r2。
7.根据权利要求6所述的燃烧系统，其特征在于，所述燃油喷射孔的中心轴线与所述燃烧室凹坑的内壁相交位置为第一相交位置，所述第一相交位置位于所述环形凸台与所述第一凹坑的相交位置处；
8.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述凹坑一(31)与所述活塞(3)的中心轴线沿所述活塞(3)径向的最大间距为l1，所述凹坑二(32)与所述活塞(3)的中心轴线沿所述活塞(3)径向的最大间距为l2，0.25d＜l1＜l2＜0.5d,d为气缸直径；
9.气体发动机，其特征在于，包括缸体，及如权利要求1至8任一项所述的燃烧系统，所述缸体与所述气缸盖(4)相连，所述缸体上设有活塞孔，所述活塞(3)滑动设于所述活塞孔内。
10.燃烧系统设计方法，其特征在于，应用于权利要求1至8任一项所述的燃烧系统，所述燃烧系统设计方法包括以下步骤：
