[發明專利]自由活塞內燃發電機回流掃氣系統的氣口參數設計方法

有效

• 申請號: 201310243976.7
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103291448A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 馮慧華;李林可;左正興;宋豫;許大濤
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02B73/00
• 分類號: F02B73/00;F02B25/14;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.自由活塞內燃發電機回流掃氣系統的氣口參數設計方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟一，根據任務給定的待設計自由活塞內燃發電機的設計參數，從中獲取七個設計參數：缸徑D、有效行程長度L_e、最大行程長度L_max、運動組件質量m、燃燒起始距離L_i、循環輸入能量E_in、電磁負載系數C_e；

步驟二，將步驟一得到的七個設計參數同時輸入自由活塞內燃發電機仿真模型，經過仿真運行，得到待設計自由活塞內燃發電機的運動組件單循環位移曲線、單循環速度曲線；

步驟三，查詢行業技術標準中比時面值和氣口寬度缸徑率的范圍，分別在排氣口期望比時面值Z_be、掃氣口期望比時面值Z_bs和提前排氣期望比時面值Z_bf的取值范圍內任意選取一個值，作為掃氣口、排氣口和提前排氣的比時面值設計期望值；在排氣口寬度缸徑率b_e、掃氣口寬度缸徑率b_s的取值范圍內任意選取一個值，作為排氣口、掃氣口的寬度缸徑率設計期望值；

步驟四，將步驟二得到的單循環位移曲線、單循環速度曲線轉化為等效轉速曲線：

ω=30vπR(sinα+λ2sin2α)]]>

其中，ω為等效轉速，R為單循環位移曲線一周期內最大值與最小值之差的二分之一，v為單循環速度曲線中描述的活塞運動速度，α為v值對應橫軸角度，λ=0.3；

步驟五，計算步驟四得到的等效轉速曲線在待設計自由活塞內燃發電機的換氣階段積分平均等效轉速ω_avg；

ωavg=α2-α1∫α1α21ωdα]]>

其中，α₁為換氣階段開始時刻位移曲線對應橫軸角度值，α₂為換氣階段結束時刻位移曲線對應橫軸角度值；

步驟六，根據步驟四得到的各氣口比時面值設計期望值和步驟五得到的換氣階段積分平均等效轉速，計算掃氣口、排氣口和提前排氣的氣口參數；

氣口參數的具體計算方法為:

步驟6.1，計算掃氣口、排氣口和提前排氣的配氣相位角

Ae=ωavgDξebeZbe,]]>Af=ωavgDξfbeZbf]]>

Ne=0.2478+1250542.89-(19.3-2λ)2+]]>

4.45Ae×10-11]]>

式中，ξ_e、ξ_s、ξ_f分別為排氣口、掃氣口和提前排氣的比時面值修正數，ξ_e=ξ_s=0.96，ξ_f=0.9；分別為排氣口、掃氣口和提前排氣的配氣相位角；

步驟6.2，根據得到的值，計算高度行程率；

h_f=h_e-h_s

式中h_e、h_s、h_f分別為排氣口、掃氣口和提前排氣的高度行程率；

步驟6.3，計算排氣口、掃氣口和提前排氣的氣口高度：

H_e=Sh_e,H_s=Sh_s

H0e=Hesinγe,]]>H0s=Hssinγs]]>

式中，H_e、H_s分別為排氣口、掃氣口垂直于氣流方向上的高度，H_0e、H_0s分別為排氣口、掃氣口沿氣缸軸向上的實際氣口高度，S為自由活塞內燃發電動力系統的實際行程；γ_e、γ_s分別為排氣口、掃氣口仰角，取70°～90°；

步驟6.4，根據步驟6.3所得各氣口高度，更新自由活塞內燃發電機的有效行程值：

L_{e_new}=L_max-H_0e-L_r

式中，L_{e_new}為更新的氣缸有效行程值；L_max為氣缸最大行程；L為更新前的上止點處活塞頂至缸蓋的距離；

步驟6.5，計算排氣口寬度B_e及進氣口寬度B_s：

B_e=D·b_e

B_s=D·b_s

步驟6.3所得H_0e、H_0s和步驟6.5所得B_e、B_s即為最終獲得的氣口參數，L_{e_new}即新的最大行程值。