第4期（总第237期） 2018年8月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 4(Serial No 237)
Aug2018
自电活塞发动机二冲程运行模式换气过程优化
华儒，徐照平，刘梁，刘东
（南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094）
摘要：以某单缸汽油机为研究对象，以AVLBoost软件为平台，在参考原型机实际工作参数的条件下搭建发
动机系统整体模型选取合适的燃烧模型、传热模型对热力学影响参数进行仿真，将仿具结果与试验结果进行对比并进行参数修正，以得到准确的仿真模型。在获得精度较优仿真模型的基础上，重点对原型机系统的配气方案进行优化.搭建基于AVLBoost和Matlab/Simulink软件的联合仿真优化环境，开利用粒子群智能优化算法对发动机配气正时进行智能寻优，最终确定二冲程下的最佳配气方案，为原型机系统二冲程运行模式下的优化和改进提供了基础。
关键词：自由活塞发动机；汽油机；二冲程发动机；配气正时；粒子群算法；仿真 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2018 04 009
中图分类号：TK4213
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2018)04-0045-05
自由活塞发动机是近年来新兴的一种动力装置，与传统发动机相比，它具有结构简单、节能高效的特点，受到了国内外学者越来越多的关注-3]。由于取消了传统发动机的曲柄连杆机构，自由活塞发动机的活塞运动不受机械结构的约束，能够实现活基的上下止点可变，即压缩比可变，能够有效实现发动机在不同工况下的燃油经济性提高和排放减少。节能环保和燃料适应性等特点让对自由活塞发动机的深人研究更具有实用价值，对未来的汽车动力装置发展尤为重要。
自由活塞发动机的活塞可控程度更高，活塞位
移复杂多变，因此传统的凸轮轴式配气方式无法满足自由活塞发动机的配气需求，实际运行时发动机的燃烧效果较差4。本研究以可变冲程自由活塞发动机作为研究对象，用电磁驱动配气机构替代传统的配气方式来实现系统对可变配气的需求，并在完成样机四冲程试验的基础上，利用准确的仿真模型对发动机换气过程进行研究，利用电磁驱动配气机构录活日要变的优势使系统能够在二冲程运行模式下
得到较优的换气和燃烧性能[5-7] 1系统结构及工作原理
自由活塞发动机系统的结构示意见图1，主要收稿日期：2017-12-08；修回日期：2018-03-19
由燃烧室部分、弹簧室部分、直线电机部分、电子控制单元（ECU）、功率变换器和储能电池组所组成。
燃烧室
电子
ECU控制器
弹簧室
功率
弯
变换器
直线电机
票品电池组
图1发动机系统示意
其中，活塞与直线电机动子固连，发动机工作时
通过对直线电机线圈通电电流大小和方可的调节来控制活塞位移。电磁驱动配气机构的应用能够实现对进排气门的全柔性化控制。电子控制单元（ECU）通过对电磁驱动配气机构控制信号的改变实现对气门开启关闭时刻、气门最大升程和配气持续时间的柔性化控制，满足发动机在不同工况下的工作需求。
该自由活塞发动机在四冲程运行模式下与传统四冲程汽油机工作过程类似，通过独立的4个冲程进行进气、压缩、排气和做功，完成发动机的一个工作循环。系统在四冲程运行模式下的活塞位移曲线示意
基金项目：国家自然科学基金（51207071)；国家自然科学基金(51306090）；江苏省"六大人才高峰"高层次人才项目（XNYQC-010）作者简介：华儒（1992—），男，硕士，主要研究方向为车辆动力装置模拟优化：huaru666@163com，
通讯作者：徐照平（1982一），男，副教授，主要研究方向为新型汽车动力装置;xuzhaoping@njusteduen，