张晴霖,徐照平,刘双双,刘 梁

(南京理工大学 机械工程学院,江苏 南京 210094)

内燃机自问世以来在汽车领域取得了广泛应用,给人们生活带来巨大便利的同时,也使能源短缺和环境污染等问题愈发严重。为了解决这些问题,国内外的研究人员一方面寻找可替代清洁能源,另一方面积极探索新型动力装置以替代传统内燃机。在这种背景下,对置式自由活塞发动机(Opposed-piston free-piston engine,OPFPE)以其可变压缩比和良好的燃料适应性等优点受到了国内外许多研究人员的关注。与传统发动机相比,OPFPE取消了曲柄连杆机构,活塞与直线电机的动子直接相连形成活塞组件,而活塞组件的运动规律由作用在其上面的气体压力决定。因其结构的特殊性,OPFPE具有结构简单、制造成本低廉、能量密度高等诸多优点[1]。

与传统发动机相同,喷雾过程对自由活塞发动机有着重要影响。近年来,国内外许多学者对发动机喷雾过程进行了深入研究。Stephan等[2]着重研究了单个喷油器与对置喷油器对自由活塞发动机缸内混合气形成的影响。结果表明与单个喷油器相比,对置喷油器喷出的燃料在缸内分布更加均匀,这提高了燃烧效率,减少了气态污染物排放。Salah等[3]通过试验研究了燃油喷射位置对自由活塞发动机性燃烧性能的影响。国内对自由活塞发动机的研究起步较晚,但在各个高校和研究所的不断努力下还是取得了丰硕成果。谢钊毅[4]研究了两个喷油器喷雾方向夹角对对置活塞二冲程发动机喷雾特性以及燃烧特性的影响,并得到了最优喷雾方向夹角。……