混合動力汽車的球形發動機熱力學過程*

張　雷，徐海軍，潘存云，徐小軍

(國防科技大學 機電工程與自動化學院， 湖南 長沙　410073)

?

混合動力汽車的球形發動機熱力學過程*

張雷，徐海軍，潘存云，徐小軍

(國防科技大學 機電工程與自動化學院， 湖南 長沙410073)

摘要：介紹球形發動機工作原理及基本結構，研究發動機氣缸容積變化規律，進而建立發動機熱力學過程理論模型，分析發動機燃燒過程。利用FLUENT開展對比仿真研究，并對發動機燃油噴射過程進行分析。結果表明氣缸內部溫度與壓力曲線的計算結果與仿真結果基本一致，驗證了理論模型的正確性。仿真結果顯示在燃油噴射過程中，燃油噴射軌跡呈渦團狀，引起局部富油，使得燃燒性能變差。

關鍵詞：球形發動機；混合動力汽車；燃燒過程；有限元分析

隨著汽車排放標準的逐步提高，混合動力汽車以其較高的能量利用效率、較為清潔的綜合排放性能以及較好的經濟性贏得了越來越多的關注[1-3]。由于混合動力汽車兼有蓄電池組和發動機兩種動力，體積較為笨重[4-5]。因此，相關研究人員提出了若干種高功率密度的集成化發電系統。美國Sandia國家實驗室運用均質充量壓燃的燃燒方式研究自由活塞直線發電機，結果表明其熱效率可達56%，NOX排放顯著降低；國內，常思勤領導的團隊研究了四沖程自由活塞發動機的熱力學過程，結果表明該型發動機有較高的能量轉化效率，是未來混合動力汽車的理想動力源[6-7]。美國的EcoMotors公司研究了對置活塞對置氣缸(Opposed Piston Opposed Cylinder, OPOC)發動機，可用于混合動力汽車，其燃油消耗率設計目標為2.5升每百千米。……