自由活塞式機電耦合系統(tǒng)的仿真研究.pdf

1、自由活塞式內燃發(fā)電機（Free Piston Linear Generator，F(xiàn)PLG）是近些年興起的一種熱門的混合動力裝置。相較傳統(tǒng)內燃機而言，F(xiàn)PLG具有結構緊湊、高效率以及燃料適應性廣等優(yōu)點。自二十一世紀初以來，F(xiàn)PLG已經逐漸成為國內外科研人員的研究熱點，但由于裝置運轉的復雜性以及缸內燃燒循環(huán)變動(CCV)的影響，導致目前研制成功的樣機還相當少，因此，關于FPLG的研究還存在很大的科研價值。
　　本文基于傳統(tǒng)兩沖程發(fā)動機

2、，采用雙活塞式FPLG結構，并結合缸內直噴技術，搭建了一臺擬開發(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裝置的掃氣過程，設計了一種直線電機在電動機模式下的裝置啟動控制策略，并闡述了一維建模的數(shù)學理論依據(jù)以及模型各子模塊的耦合邏輯。一維仿真結果表明：FPLG的運動規(guī)律和傳統(tǒng)發(fā)動機有很大區(qū)別，F(xiàn)PLG裝置的活塞在接近上下止點位置（TDC、BDC）時，活塞速度會發(fā)

3、生驟變，而且在TDC附近時，活塞的加速度會遠大于同規(guī)格傳統(tǒng)發(fā)動機。同時，對擬開發(fā)設計的試驗裝置的關鍵參數(shù)進行了仿真優(yōu)化，適當增加進氣壓力、動子機構質量以及提前點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，模型中活塞的運動規(guī)律、初始條件以及邊界條件均基于一維模型仿真的結果。三維仿真結果表明：在排氣后期，特別是在180～240℃A時，在掃氣口附近缸內廢氣回流到掃氣道的現(xiàn)象明顯，F(xiàn)PLG的掃氣效率