HCCI自由活塞式内燃机运行参数设计-自由活塞式内燃直线发电机研究进展(一)

内燃机HCCI技术的发展

自ｌ７年产生第一台四冲程内燃机以从８６来，内燃机工业经过一百多年的发展，传统的
质充量压缩燃烧。既不同于传统汽油机迅速，点同步发生而且没有明显火焰前它多的火花点火、焰传播燃烧方式，不ｊ火也锋，烧温度低且温度分布较均匀，燃因此只
ｐｏｓｎａｄｆａｔｌｍｅｈｄｉｔｅＯｔｏｏＩＣ．ｒｍｉｉｇｎｅｓｂｅｔｏｎｈＣｎｒｌｆＩＣＩ
Ｋｅｗｏｄ：Ｃ；Ｃ；ｒｇｒｓｙｒｓＩＥＨＣＩｐｏｅｓ
（ｃｉｅｙｌｔＴｈＯｌｅｄｏａｙ，ｈｍｉ８９０）ＭａｈｎｒＰａｕａｉｉｌｎｆＣｍｐｎａ３０９
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压燃式自由活塞直线发电机参数匹配设计与工作过程仿真

具体几何结构参数。从参数匹配关系式可以看出，由活塞发动机缸径的平方近似与直线电机的峰值载荷戍自
正比。
关键词：燃式；自由活塞；线发电机；匹配；真；燃烧；算流体动力学压直仿计
收稿日期：２ｌ－９０；修回日期：２１一ｏ１Ｏｉ０２０１Ｉ－４
图１自由活塞直线发电机结构
基金项目：国家自然科学基金资助项目（１０００５０６１）作者简介：徐岩（９２）女，士，要研究方向为内燃机现代设计技术及项目管理；ｕａ．ｒｎａ１３ｃｒ。１８一，硕主ｘｙｎｂｅｄ＠．ｏ６ｎ
内外已经有多家研究机构和高校开始对自由活塞直
线发电机进行研究。
高压共轨供油系统供给燃油。直线电机布置于两个自由活塞发动机之间，过刚性杆将活塞和直线电通
机的动子连接在一起。左右两个燃烧室中的可燃气体交替燃烧、胀做功，动活塞运动组件往复运膨推
本研究根据所选择的商用直线电机进行压燃式自由活塞发动机的参数匹配设计，过分析自由活通
塞发动机和直线电机之间的能量守恒关系，到ｌ得ｈ由活塞发动机的主要结构参数与直线电机的性能参数之间的匹配关系。通过对自由活塞直线发电机的

内燃机机构自由度计算

内燃机机构自由度计算内燃机是一种将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的装置。

它由多个部件组成，这些部件之间的运动关系决定了内燃机的性能和效率。

为了研究内燃机的运动特性，我们需要计算内燃机机构的自由度。

机构自由度是指机构中独立运动的自由度数量。

在内燃机中，机构自由度的计算可以通过以下步骤进行。

首先，我们需要确定内燃机的机构类型。

内燃机的机构类型可以分为单缸机构和多缸机构两种。

单缸机构是指内燃机中只有一个气缸的机构，而多缸机构是指内燃机中有多个气缸的机构。

对于单缸机构，我们可以通过以下公式计算机构自由度：自由度 = 3n - m其中，n表示机构中的连杆数量，m表示机构中的约束条件数量。

在单缸机构中，连杆数量为3，约束条件数量为2，因为气缸的位置和连杆的长度是固定的。

因此，单缸机构的自由度为3。

对于多缸机构，我们需要分别计算每个气缸的机构自由度，然后将它们相加。

多缸机构的机构自由度计算公式如下：自由度= Σ(3n - m)其中，Σ表示求和符号，n和m分别表示每个气缸的连杆数量和约束条件数量。

在计算机构自由度时，我们需要注意以下几点：首先，连杆数量是指机构中所有连杆的数量，包括曲轴连杆、活塞连杆等。

约束条件数量是指机构中所有约束条件的数量，包括气缸位置的约束、连杆长度的约束等。

其次，机构自由度的计算结果应该是一个整数。

如果计算结果不是整数，说明计算过程中可能存在错误。

最后，机构自由度的计算结果可以帮助我们了解内燃机的运动特性。

较高的机构自由度意味着内燃机具有更多的独立运动方式，可以实现更复杂的工作循环和更高的效率。

总之，内燃机机构自由度的计算是研究内燃机运动特性的重要方法之一。

通过计算机构自由度，我们可以了解内燃机的机械结构和运动方式，为内燃机的设计和优化提供参考。

浅析基于自由活塞发动机特性的线性发电机控制系统相关技术

车辆工程技术5车辆技术0　引言针对当前严峻的环境和能源形势，能够提高能源利用率的动力转换装置，将得到了大力推广和应用。

使用电力作为其运行动力的新能源汽车方兴未艾。

浅析其原因，在于动力电池价格高、能量密度低、充电时间长。

动力电池性能提升并非短时间内可解决。

因此，能提升普通燃料热值利用率的动力转换装置，将得到了进一步的重视。

基于自由活塞发动机特性的线性发电机，是该类过渡动力装置的可选方案之一。

其优点是：能量利用率高、结构简单。

缺点是：运行稳定性较差，控制方案都存在不够精确的通病。

1　自由活塞发动机特性的线性发电机概述常见的自由活塞线性发电机（FPLG），一般由两个对置的两冲程内燃机和一个永磁直线发电机构成。

燃烧室分置于两端，两个活塞由连杆连接为一体，连杆上装有永磁体，铁芯及线圈置于系统中间。

活塞向左运动时，压缩左端燃烧室可燃混合气体。

同时，右端燃烧室内完成膨胀和扫气过程。

活塞运动至左侧气缸的左止点后点燃（或压燃）缸内混合气体，混合气燃烧膨胀做功，推动活塞向右运动，压缩右端气缸内混合气。

在这种方式下，对置两侧的燃烧室内轮流着火做功，推动装有永磁体的连杆在铁芯内来回运动，使线圈中磁通量发生变化从而产生感应电流。

1998年，美国西弗吉尼亚大学设计了一种双活塞式自由活塞汽油直线发电机（如图1）。

该样机采用二冲程的模式循环工作，利用霍尔位置传感器检测活塞位移，电子单元利用信号脉宽控制进气道喷油量、喷射时间和点火时间；自由活塞发动机采用启动线圈进行启动，启动完成浅析基于自由活塞发动机特性的线性发电机控制系统相关技术孔　旭（山东理工大学交通与车辆工程学院,山东淄博 255000）摘　要：基于自由活塞发动机特性的线性发电机，将直线发电机与自由活塞发动机结合，将机械能直接转变为电能为电池供电。

该装置能实现内燃机的高效率和低排放。

该系统减少了中间传动环节，整个系统的可靠性得以提升。

但是，由于无曲轴的结构特点，对活塞运动的有效控制成为该动力装置的最大难点。

工程热力学与传热学_活塞式内燃机循环

热效率计算及分析
q51 q2 t 1 1 q1 q2 3 q3 4 Cv (T5 T1 ) 1 Cv (T3 T2 ) C P (T4 T3 ) T5 T1 1(T3 T2 ) k (T4 T3 )
混合加热循环参数计算及参数关系
压缩比compressionratio定容增压比pressureratio定压预胀比cutoffratio1压力升高比预账比不变压缩比升高t升高三定容加热理想循环ottocycle循环热效率压缩比升高升高四定压加热理想循环dieselcycle热效率计算及分析循环热效率活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较一压缩比相同吸热量相同时的比较二循环pmaxmax相同时的比较
循环热效率
t 1
1
1

k 1
1 ( 1) k ( 1)
k
1

k 1
（预账比ρ =1）
压缩比ε 升高，η t升高
四、定压加热理想循环(Diesel cycle)
v1 v2 v3 v2
热效率计算及分析
循环热效率
t 1
1
1

T2 v1 k 1 v1 k 1 ( ) T2 T1 ( ) T1 k 1 T1 v2 v2 P3 T3 T2 T2 T1 k 1 P2 v4 T4 T3 T3 T1 k 1 v3
压缩比ε =v1/v2 压力升高比λ =P3/P2体积大，重量重，热效率低； • 内燃机结构紧凑、用水量少、操作方便、启动迅速、热效率高，体积小，重量轻，便于移动;
1860’s，活塞式内燃机问世, 后广泛应用于全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等；海上商船、内河船舶和常规舰艇，某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位。