刘阳，何义团，韩翠杰，袁晨恒，闫少锋

(1.重庆交通大学交通运输学院，重庆 400074；2.博世电动工具(中国)有限公司，浙江 杭州 310052)

自由活塞发动机(FPE)作为一种非传统发动机，取消了曲柄连杆机构，结构简单、热效率高、NO排放低[1]，得到了广泛研究。FPE活塞以往复直线方式运动，减少了发动机机械损失[2]，且活塞运动可控，可通过优化活塞运动实现可变压缩比[3]。与传统发动机相比，FPE具有可变压缩比、低摩擦损失、高功率密度及多种燃料/燃烧模式的可能性[4-5]。

利用等离子喷涂技术将隔热材料喷涂到低散热发动机燃烧室壁面，可降低缸内的散热损失以提高热效率[6-7]。采取不同的隔热材料、隔热区域和隔热层厚度，发动机的热效率有不同程度的提升[8]。Srivathsan等使用部分稳定氧化锆(PSZ)隔热材料使发动机热效率提高了6.4%[9]，Garud等喷涂0.25 mm氧化钇稳定氧化锆(YSZ)于活塞表面，在大负荷时热效率提高了1.4%[10]。

1 FPE样机原理

所研究的FPE源于某双活塞二冲程压燃式自由活塞发电机(FPEG)，具体结构及主要参数见图1和表1。该FPEG由一个永磁线性发电机和2个对置的二冲程FPE组成，采用电控共轨燃油喷射系统，其浅盘形燃烧室使活塞运动至上止点时活塞与缸盖之间有足够的安全距离；交流发电机是永磁同步线性电机，在起动阶段作为电动机运行，在发电阶段作为能量转换器。以一侧的FPE为例，活塞由下止点向上止点运动，先后关闭进气道、排气道，而后进入有效压缩冲程，活塞到达上止点后开始有效做功冲程，直至再次开启排气道时结束。……