自由活塞直线发电机换气品质影响因素与建议.pdf

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1、·46·内燃机与配件自由活塞直线发电机换气品质影响因素与建议姚燕（烟台工程职业技术学院，烟台264006）摘要：气口高度及气道角度是自由活塞式直线发电机换气品质的两点影响因素，本文将简要介绍活塞式直线发电机的原理及工作过程，然后根据活塞式直线发电机系统搭建零维和三维仿真体系，并利用仿真系统分析自由活塞式发电机的运动特性及换气过程，最后给出改善发电机换气品质的结论与建议。关键词：自由活塞式直线发电机；换气品质0引言实现一定频率的直线往复运动。当活塞运动频率及形成达自由活塞式发电机是一种新型动力装置，它由自由活到着火条件时，发动机进行喷油和点火操作；当发动机处塞

2、发电机和直线发动机耦合形成，它能把活塞的直线往复于稳定燃烧阶段后，直线电机被切换成发电模式，此时又运动产生的能力转化成电能。自由活塞式直线发电机具有换成由活塞连杆组件带动电机动子进行往复运动，从而实许多优点，它的整体结构简单、由摩擦带来的能量损失较现电机的持续发电，实现能量的转换。小、能量利用率也较高，一经使用就受到了国内外研究者2.2零维模型的广泛关注。为保证其系统的稳定运行，要求有良好、高效基于Matlab平台搭建FPLG系统的仿真模型，来获得的换气系统。传统FPE存在换气过程较短等缺点，这就造系统运动性能，并为后面的三维仿真模型提供初始条件和成了换气品

3、质的降低，对FPE的动力和经济方面造成影边界条件。响，也影将响到系统的稳定性。工况设定如下：电机起始动力为300N，动力换向位置1自由活塞直线式发电机的工作原理及过程为极限位置前4.5mm，循环喷油量为1.68mg，直线电机电自由活塞直线式发电机主要由二冲程自由活塞发动磁负载为330N，点火位置为极限位置前3mm。机、直线发电机、进气阀门、压气箱和回复电动机等部件构将仿真结果与样机实验结果进行对比得出对比结果：成。发动机活塞设计中有进气道和被动式进气阀门，阀门仿真曲线与实测曲线总体趋势一致，误差较小。的开闭由发动机压气箱与气缸的压力差及回复弹簧的弹2.3三维

4、模型力来实现。气门的布置也有一定的规律，单向进气口被设在Catia中建立发动机换气系统的几何模型，因不考计在压气箱侧面，这种气门布置方式能有效减小发动机进虑扫气箱内气体的流动，现将形状不规则的扫气箱简化为气阻力并提高排气效率，还可以在一定程度上简化气缸的相同体积的圆柱体。建立的整个几何模型为对称式，只取进气结构。一半的模型进行分析可以减小计算量。为提高面网格的质发电机活塞在上止点附近时，火花塞点燃混合器推动量，利用Hypermesh软件进行二维网格化；利用AVLFIRE活塞运动，通过压缩压气箱里的可燃混合器推动直线发电生成静网格和动网格来模拟整个系统运行时燃

5、烧室和扫机工作，当活塞运动到设定位置时，触发排气口开关进行气箱部分的容积变化。利用ArbitrayConnect功能来实现排气，然后活塞继续向下止点运动；进气阀门存在一个开位于动网络与静网络之间的流体联通区域。三维仿真边界启压力值，当压气箱与燃烧室的压力差达到此开启压力值的条件可通过计算或经验取值来初步确定，压力、温度、密后，打开被动式进气阀门，可燃混合气体进入燃烧室；当活度等条件要根据零维仿真来确定，并在三维模型中经过反塞运动到特定位置时，又重新启动电动机带动活塞向上止复计算，直到初始条件满足误差允许。点运动，当压气箱与燃烧室的压力差小于进气阀门的开启3自

6、由活塞发动机换气过程分析压力值时，促使弹簧自动回复关闭进气阀门；当活塞快要3.1换气过程到达上止点时，发动机会关闭，活塞靠其惯性继续运动，最该系统发动机采用回流扫气方式，扫气口被布置为两终到达上止点。压气箱的进气过程完成，同时火花塞点燃个对称的主扫气口和两个对称的副扫气口。主副扫气口在混合气完成一个工作循环。各自的纵横方向上都设置了一定程度的倾斜角度，空气能2仿真体系的建立沿着气缸壁和活塞顶来回流动，同时把废气排出。2.1FPLG简介排气阶段分为自由排气阶段、强制扫气阶段、过后排FPLG采用双活塞对置的形式，直线电机位于两个气阶段。从排气口开启到扫气口开启为

7、自由排气阶段，由水平放置的FPE中间，电机动子和发动机活塞连杆固定于在开始时气缸内废气较多，气缸与排气道之间的气压差连接。较大，缸内废气在高气压下迅速被排出，气缸内的气压有处于电动模式下的电机，其活塞连杆组件通过动子来快速下降，直到和排气道压强相当，在自由排气后期气缸————————————将停止排气，此阶段大概排出近50%的废气；从扫气口开作者简介：姚燕（1980-），女，山东博兴人，烟台工程职业技术学院启到扫气口关闭为强制扫气阶段，扫气箱与气缸内形成一讲师，青岛大学硕士，研究方向为汽车维修与检测。定的压力差后会使新鲜充量进入气缸，在主副扫气道的协Inte

8、rnalCombustionEngine&Parts