液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI爆震燃燒的仿真研究.pdf

1、液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)（HFPE）將發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓泵集成一體，采用液體儲(chǔ)存和傳遞能量。與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律和壓縮比靈活可變，對(duì)燃料以及燃燒方式有較好的適應(yīng)性。HCCI燃燒方式具有燃燒速率高的特點(diǎn)，可解決自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)上止點(diǎn)附近停留時(shí)間短的問(wèn)題。將液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)與HCCI燃燒方式結(jié)合在一起，有希望開(kāi)發(fā)出一種新型的清潔能源裝置。甲醇具有較好的抗爆性，適合用于高壓縮比壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)，因此本文將甲醇作為液

2、壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。
　　HCCI燃燒結(jié)合了汽油機(jī)點(diǎn)燃和柴油機(jī)壓燃的特點(diǎn)，是一種低油耗低排放的新型燃燒方式。然而，在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)HCCI燃燒速率過(guò)快易導(dǎo)致爆震，限制了HCCI燃燒的負(fù)荷拓展。因此，本文對(duì)液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的HCCI燃燒過(guò)程進(jìn)行了仿真研究，分析了不同參數(shù)對(duì)HCCI燃燒過(guò)程中爆震現(xiàn)象的影響。
　　首先，本文基于AVL FIRE平臺(tái)建立了對(duì)置活塞式液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)（OPHFPE）的三維計(jì)算網(wǎng)格模型，采用大渦模

3、擬耦合甲醇的詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理的數(shù)學(xué)模型對(duì)液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的HCCI燃燒過(guò)程進(jìn)行了仿真。分析了混合氣當(dāng)量比，進(jìn)氣溫度、壓縮比以及廢氣再循環(huán)率（EGR）等參數(shù)的影響，初步探討了HCCI燃燒過(guò)程中的爆震現(xiàn)象。
　　仿真結(jié)果表明：當(dāng)量比增大時(shí)，著火時(shí)刻延遲，燃燒持續(xù)期縮短，放熱率峰值變大，爆震強(qiáng)度增大，缸內(nèi)壓力振蕩加劇。進(jìn)氣溫度增大時(shí)，著火時(shí)刻提前，然而放熱率峰值和爆震強(qiáng)度的變化趨勢(shì)并不是單調(diào)遞增的。當(dāng)進(jìn)氣溫度提高到一定程度時(shí)，

4、著火時(shí)刻過(guò)早，此時(shí)放熱率峰值和爆震強(qiáng)度反而降低，改變EGR溫度研究其加熱作用時(shí)發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)論。提高壓縮比時(shí)，著火時(shí)刻提前，燃燒持續(xù)期縮短，放熱率峰值變大，爆震強(qiáng)度隨之加強(qiáng)，燃燒相當(dāng)粗暴。改變EGR率研究其稀釋作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著EGR率的增大，著火時(shí)刻逐漸推遲，燃燒持續(xù)期變長(zhǎng)，放熱率峰值變小，最大壓力升高率有所降低。EGR率為60％時(shí)最大壓力升高率的降低幅度較為明顯。
　　通過(guò)三維仿真，本文初步分析了液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒的