单缸电力约束活塞发动机i.pdf

现代制造技术与装备 2007第6期总第181期 单缸电力约束活塞发动机 汽缸工质压强的燃烧模拟分析 缑亚楠 张铁 柱 (青岛大学 车辆电子技术研究所 ，青岛 266000) 摘 要 ：论文介绍 了单缸 电力约束活塞发动机 的结构及工作机理 ，建立了．T-质压力的动力学方程式 ；利用 AVL／Boost软件建立发动机．T-作模型，模拟分析燃烧室的燃烧情况并求解第一．T-作室即燃烧室的工质压强，为 电力约束活塞发动机的性能仿真提供 了依据。 关键词 ：电力约束活塞发动机 AVL／Boost 模拟计算 工质压强 传统的内燃机一发电机组合系统是 目前车辆领域广泛 1单缸 电力约束活塞发动机的工作原理 采用的一种现场热一电转换系统。美国Sandia国家实验室开 本装置是直接利用 内燃机活塞 的往复运动 ，由热能转 发了一种 自由活塞式 内燃直线发电机 (ElectricPowerFree 换成电能并输 出的直线内燃式发电机 。图 1为电力约束 PistonEngine，EFPE)。青岛大学在国际上首次提出了单缸轴 活塞发动机的典型结构及工作原理示意图。能量转换工 向电力约束活塞发动机(ElectricPowerConfinedPistonEngine， 作在含有活塞 一电机动子 的3个工作室 中完成 。第一工 ECPE)的概念 [1]。ECPE是把传统的内燃机一发电机组合系统 作室即燃烧室或动力腔 ，主要 由汽缸盖、汽缸体 、活塞等 中的曲柄连杆机构和电力 自由活塞发动机进行组合而发 明 组成 ，通过一个工作循环即进气 、压缩 、燃烧与膨胀 、排气 的一种新型动力装置 。它直接利用内燃机活塞的往复运动 ， 过程 ，活塞运动两个或 四个行程 ，实现燃料热能向活塞 一 将燃料燃烧产生的热能转换成电能并输出。 电机动子直线机械能的转化工作 ；第二工作室即机械能 内燃机模拟计算是一种现代化的计算研究方法，同传统的 量分流与电能转换室，主要由定子组件和动子组件等组 计算分析方法相比，具有显著的优越性和合理性。内燃机工作 成 ，动子组件通过联接杆与活塞 、连杆相联接 ，在活塞往 过程的数值计算即循环模拟计算从内燃机各系统的物理模型 复机械动力 的作用下 ，实现直线机械能的分流及分流机 出发，用微分方程对各系统进行数学描述，然后编制程序 ，用电 械能向电能的转换与输出，第三工作室即回程与机械动 子计算机数值求解微分方程 ，以求得各参数的变化规律。AVL／ 力输 出室 ，主要 由滑块、连杆 、曲柄 、飞轮 、曲轴箱等组成 ， Boost软件是奥地利AVL公司开发的对发动机的结构和性能 通过曲柄连杆机构实现直线机械能与旋转机械能的相互 进行整机或零部件模拟计算的发动机模拟计算程序13]。 转换 ，输出旋转机械能量 ，保证活塞 一动子组件 的连续往 1 复运动 ，并承担系统定时及辅助系统驱动等工作I2]。 2 2 单缸轴向电力约束活塞发动机中的工质压强 D p． { l 口+lV l l