為了進(jìn)一步提升對置式自由活塞發(fā)動機(jī)的燃料利用效率與排放性能,采用三維計算流體力學(xué)方法對該發(fā)動機(jī)的噴霧錐角進(jìn)行了參數(shù)化仿真。設(shè)計了中央燃燒室結(jié)構(gòu)與噴霧引導(dǎo)式燃燒組織方案。建立了中央燃燒室三維網(wǎng)格模型,根據(jù)原型樣機(jī)設(shè)置了計算模型與計算條件。分析了噴霧錐角對缸內(nèi)燃料分布、燃燒放熱率、缸內(nèi)壓力、CO排放量和缸內(nèi)溫度的影響。研究結(jié)果表明噴霧錐角為40°左右時,點(diǎn)火時刻缸內(nèi)燃料分布最為理想,發(fā)動機(jī)能夠獲得97.5%的燃燒效率、39.7%指示熱效率和低于0.4%的CO排放量。

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖1 對置式自由活塞發(fā)動機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

對置式自由活塞發(fā)動機(jī)的原型樣機(jī)基本機(jī)構(gòu)如圖1所示。它由一個中央燃燒室、兩個空氣彈簧和兩個直線電機(jī)組成,整體結(jié)構(gòu)對稱。自由活塞發(fā)動機(jī)的兩側(cè)活塞直接連接到直線電機(jī)的動子上,由于取消了曲軸連桿機(jī)構(gòu),活塞組件在外止點(diǎn)(Outerdeadcenter,ODC)和內(nèi)止點(diǎn)(Innerde....

圖2 中央燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖

圖2展示了本文對置式自由活塞發(fā)動機(jī)中央燃燒室的基本結(jié)構(gòu)。活塞頂部形狀是影響噴霧和燃燒過程的重要因素之一,它對氣缸中氣流運(yùn)動、燃料霧化和火焰?zhèn)鞑ゾ胁煌潭鹊挠绊�。基于受力均勻、吸熱面積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工等優(yōu)點(diǎn),該活塞被設(shè)計為平頂活塞。為了獲得更高的換氣效率,中央燃燒室配備了兩....

圖3 缸內(nèi)氣流與燃燒組織方案示意圖

燃燒組織方案主要分為3大類,分別為空氣引導(dǎo)式、壁面引導(dǎo)式和噴霧引導(dǎo)式�？諝庖龑�(dǎo)式對缸內(nèi)氣流運(yùn)動要求較高,配氣控制難度較大。壁面引導(dǎo)式易使燃料積聚在活塞上,所以有燃燒效率低和排放不利等缺點(diǎn)[12]。為了避免上述問題,本文中的燃燒組織方案采用的是噴霧引導(dǎo)式。噴霧引導(dǎo)式對噴油器控制技術(shù)....

圖4 活塞位移曲線

目前,大多數(shù)研究人員采用零維或一維模型來模擬自由活塞發(fā)動機(jī),但是這些模型削弱了缸內(nèi)氣體流動和燃料霧化,導(dǎo)致計算結(jié)果準(zhǔn)確度較低。本文建立了一個三維CFD模型來模擬自由活塞發(fā)動機(jī)的整個工作循環(huán),活塞運(yùn)動曲線便是計算的基礎(chǔ)條件之一。圖4顯示的活塞運(yùn)動曲線采用等效曲軸轉(zhuǎn)角(Cranka....

本文編號：4056647