液壓自由活塞發(fā)動機HCCI爆震燃燒的仿真研究.pdf

1、液壓自由活塞發(fā)動機（HFPE）將發(fā)動機和液壓泵集成一體，采用液體儲存和傳遞能量。與傳統(tǒng)發(fā)動機相比，液壓自由活塞發(fā)動機沒有曲柄連桿機構，活塞運動規(guī)律和壓縮比靈活可變，對燃料以及燃燒方式有較好的適應性。HCCI燃燒方式具有燃燒速率高的特點，可解決自由活塞發(fā)動機上止點附近停留時間短的問題。將液壓自由活塞發(fā)動機與HCCI燃燒方式結合在一起，有希望開發(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)動機，因此本文將甲醇作為液

2、壓自由活塞發(fā)動機的燃料。
　　HCCI燃燒結合了汽油機點燃和柴油機壓燃的特點，是一種低油耗低排放的新型燃燒方式。然而，在高負荷運行時HCCI燃燒速率過快易導致爆震，限制了HCCI燃燒的負荷拓展。因此，本文對液壓自由活塞發(fā)動機的HCCI燃燒過程進行了仿真研究，分析了不同參數(shù)對HCCI燃燒過程中爆震現(xiàn)象的影響。
　　首先，本文基于AVL FIRE平臺建立了對置活塞式液壓自由活塞發(fā)動機（OPHFPE）的三維計算網格模型，采用大渦模

3、擬耦合甲醇的詳細的化學反應動力學機理的數(shù)學模型對液壓自由活塞發(fā)動機的HCCI燃燒過程進行了仿真。分析了混合氣當量比，進氣溫度、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燃燒過程中的爆震現(xiàn)象。
　　仿真結果表明：當量比增大時，著火時刻延遲，燃燒持續(xù)期縮短，放熱率峰值變大，爆震強度增大，缸內壓力振蕩加劇。進氣溫度增大時，著火時刻提前，然而放熱率峰值和爆震強度的變化趨勢并不是單調遞增的。當進氣溫度提高到一定程度時，

4、著火時刻過早，此時放熱率峰值和爆震強度反而降低，改變EGR溫度研究其加熱作用時發(fā)現(xiàn)了相似的結論。提高壓縮比時，著火時刻提前，燃燒持續(xù)期縮短，放熱率峰值變大，爆震強度隨之加強，燃燒相當粗暴。改變EGR率研究其稀釋作用時發(fā)現(xiàn)，隨著EGR率的增大，著火時刻逐漸推遲，燃燒持續(xù)期變長，放熱率峰值變小，最大壓力升高率有所降低。EGR率為60％時最大壓力升高率的降低幅度較為明顯。
　　通過三維仿真，本文初步分析了液壓自由活塞發(fā)動機HCCI燃燒的