对置式自由活塞发动机CFD建模与喷雾锥角研究

为了进一步提升对置式自由活塞发动机的燃料利用效率与排放性能,采用三维计算流体力学方法对该发动机的喷雾锥角进行了参数化仿真。设计了中央燃烧室结构与喷雾引导式燃烧组织方案。建立了中央燃烧室三维网格模型,根据原型样机设置了计算模型与计算条件。分析了喷雾锥角对缸内燃料分布、燃烧放热率、缸内压力、CO排放量和缸内温度的影响。研究结果表明喷雾锥角为40°左右时,点火时刻缸内燃料分布最为理想,发动机能够获得97.5%的燃烧效率、39.7%指示热效率和低于0.4%的CO排放量。     

新型独立压缩自由活塞发动机仿真研究

为了提高四冲程自由活塞发动机系统的性能,该文提出了一种独立压缩、进气热力学参数可控的工作循环方案。利用MATLAB/Simulink建立系统动态仿真模型,获得了系统的基本特性,并进一步分析了进气压力、点火位置、膨胀行程长度等参数对系统性能的影响。仿真结果表明:新循环通过进气增压将缸内顺序进行的进气、压缩过程改为气缸内、外同时并行进行,缩短了缸内进气与压缩行程,显著提升了系统有效效率与输出功率;点火位置的提前和压缩比的增大对有效效率的提升作用有限;加大膨胀行程长度可降低排气门的工作负荷。通过模型的仿真分析为样机的改进与试验提供了理论指导。     

一种发动机电磁驱动配气机构应用研究

为了改善发动机的动力性、经济性和排放性能,该文以满足发动机高转速和有限安装空间为设计目标,研究了一类应用动圈式电磁直线执行器的电磁驱动配气机构。应用有限元分析的方法设计得到了电磁驱动配气机构的结构参数。通过汽油机性能仿真分析了发动机中应用电磁驱动配气机构的优越性。模拟缸盖的试验测试表明,与常规发动机相比,应用该电磁驱动配气机构的发动机具有更大的设计与控制自由度和优化空间,以及良好的电磁力特性和较小的时间常数,易于控制。在单缸发动机上的运行和性能测试表明,该机构的气门响应时间小于4 ms,落座速度小于0.3 m/s,可满足在发动机上的应用需求;且在中低转速下运行良好,实现了配气机构的柔性化调节。     

内燃-直线发电集成动力系统概念设计

提出了一种新型的内燃-直线发电集成动力系统,系统主要由四行程内燃机燃烧室、直线电机、可逆电能存储子系统以及电控单元等构成,实现从燃料输入到电能输出的能量转换与传递功能。从尽可能减少能量传递与转换的环节以及通过调节电磁力控制活塞运动规律的基本思路出发,针对系统的概念设计,推导了基本方程并进行了理论分析。认为新系统具有可实现清洁高效利用能源的优点,可优先考虑在电动混合动力车辆中得到应用。