自由活塞式機(jī)電耦合系統(tǒng)的仿真研究.pdf

1、自由活塞式內(nèi)燃發(fā)電機(jī)（Free Piston Linear Generator，F(xiàn)PLG）是近些年興起的一種熱門的混合動(dòng)力裝置。相較傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)而言，F(xiàn)PLG具有結(jié)構(gòu)緊湊、高效率以及燃料適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。自二十一世紀(jì)初以來(lái)，F(xiàn)PLG已經(jīng)逐漸成為國(guó)內(nèi)外科研人員的研究熱點(diǎn)，但由于裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的復(fù)雜性以及缸內(nèi)燃燒循環(huán)變動(dòng)(CCV)的影響，導(dǎo)致目前研制成功的樣機(jī)還相當(dāng)少，因此，關(guān)于FPLG的研究還存在很大的科研價(jià)值。
　　本文基于傳統(tǒng)兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)

2、，采用雙活塞式FPLG結(jié)構(gòu)，并結(jié)合缸內(nèi)直噴技術(shù)，搭建了一臺(tái)擬開(kāi)發(fā)FPLG裝置的一維和三維仿真模型。在MATLAB/Simulink建立的FPLG的一維數(shù)值模型中，創(chuàng)新性地引入了FPLG裝置的掃氣過(guò)程，設(shè)計(jì)了一種直線電機(jī)在電動(dòng)機(jī)模式下的裝置啟動(dòng)控制策略，并闡述了一維建模的數(shù)學(xué)理論依據(jù)以及模型各子模塊的耦合邏輯。一維仿真結(jié)果表明：FPLG的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)有很大區(qū)別，F(xiàn)PLG裝置的活塞在接近上下止點(diǎn)位置（TDC、BDC）時(shí)，活塞速度會(huì)發(fā)

3、生驟變，而且在TDC附近時(shí)，活塞的加速度會(huì)遠(yuǎn)大于同規(guī)格傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，對(duì)擬開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了仿真優(yōu)化，適當(dāng)增加進(jìn)氣壓力、動(dòng)子機(jī)構(gòu)質(zhì)量以及提前點(diǎn)火均能增大裝置的輸出功率。
　　隨后，在AVL-FIRE中搭建了裝置的三維仿真模型，模型中活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、初始條件以及邊界條件均基于一維模型仿真的結(jié)果。三維仿真結(jié)果表明：在排氣后期，特別是在180～240℃A時(shí)，在掃氣口附近缸內(nèi)廢氣回流到掃氣道的現(xiàn)象明顯，F(xiàn)PLG的掃氣效率