自由活塞发动机的活塞运动规律优化与试验

摘要：

为了提高四冲程、点燃式自由活塞发动机系统的输出效率，该文在分析其工作原理的基础上，设定边界约束和路径约束，建立了活塞运动规律优化模型。基于系统工作过程中活塞分阶段运行的特性，采用高斯伪谱法离散状态与控制变量，将活塞运动规律优化问题离散化为非线性规划问题，并结合序列二次规划算法求解最优化问题。仿真结果表明：采用分阶段的电磁力作用规律，优化活塞位移与速度曲线，可提高缸内气体对外做功能力与降低传热损失，使系统指示效率由41.0%增加到45.3%。同时由试验验证了所提出方案的可行性与有效性，试验中系统发电效率由28.8%提升到31.2%，系统性能明显提升。该文对此类动力装置的后续研究提供了参考。

关键词：发动机、优化、模型、自由活塞、运动规律、高斯伪谱法

分类号：TK441(内燃机)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51207071；中国博士后科学基金特别资助2012T50476；华侨大学科研基金资助项目15BS103。

在线出版日期：2015-04-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：82-88