二冲程气道喷射式液压自由活塞发动机喷射方式分析及优化仿真

为降低二冲程液压自由活塞发动机(hydraulic free piston engine, HFPE)使用气道喷射方式时的燃油消耗,将喷油器置于气道内扫气口处,使用CONVERGE软件建立了从燃油喷射过程到混合气生成过程的三维计算流体动力学仿真模型,研究了燃油喷射相位、喷射角度以及喷油器流量大小对混合气生成过程的影响。结果表明:燃油喷射角度越小、喷射相位越晚,燃油捕集率越高,最高可达99%,比新鲜空气捕获率高出39%,燃油消耗率降低较大;燃油喷射角度过大或过小,都会恶化燃油的气化效果,最佳的燃油喷射角度(与缸头法线方向夹角为43°～48°)可以获得最高的燃油气化率,但较早的喷射相位会使油束在缸内的实际流动方向发生改变,增加缸壁油膜的生成量,降低燃油气化率;大流量的喷油器在最佳的喷射角度上拥有更好的燃油捕集和气化效果,同时对应效果较好的喷射相位区间宽度大于小流量喷油器,喷射灵活性更佳。