基于做功能力评价的微型自由活塞发动机尺寸界限的研究
发布时间：2021-08-05 20:47
在微加工技术迅速发展的时代下,电子机械产品的微型化已成为新时期的主流。基于特征长度毫米级的碳氢燃料的微机电系统即可输出1100W范围的功率,凭借其工作时间长、较其它传统电池能量密度高、体积小、易携带、无危害等优点引领新潮流,在人们生活中已得到普遍应用,如微型飞行器、微型机器人、微型电脑、便携式电子产品等。在众多微型动力系统中,本文采用了基于HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）的微型自由活塞发动机（Micro Free Piston Engine:Micro-FPE）方案,该方案使用的HCCI燃烧方式可以有效解决微机电系统核心部件——微燃烧室易发生火焰焠息的问题,而易微型化的自由活塞发动机可以克服燃烧过程难控制的问题。随着Micro-FPE的尺寸减小,实现装置正常运行所消耗的初动能也减小,因此针对HCCI燃烧的Micro-FPE可运行尺寸界限的研究对微型化机电系统的发展具有重要意义。本文通过搭建Micro-FPE的可视化试验台架,利用高速数码相机摄取微燃烧室内均质混合气（二甲醚/氧气）的燃烧过程,并借助数据处理系...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液烃、内燃机、原电池和可充电池的能量密度对比图
（1）微型热光电系统微型热光电系统的工作原理主要是通过光电池，将高温热辐射体表面发出的辐射光子转换为电能。新加坡国立大学杨文明等人[5,6]设计出了一种基于碳化硅材质的微型热光电系统，如图 1.2 所示。该微型热光电系统的工作原理是：碳氢燃料和氧气经预混合后在基于碳化硅材质的燃烧器中发生燃烧并释放出大量的热量，加热燃烧器的外壁面，燃烧器四周的光电池接收来自高温外壁面释放的大量辐射能，依靠光电效应产生电能。在外径为 3mm 的燃烧器中，采用当量比为 0.9 的氢氧混合气，获得 1.02W 的电能输出[7]。美国麻省理工学院 Nielsen 等人利用悬浮式反应器，成功开发出一种新型微热光电系统[8]。如图 1.3 所示，该装置在反应端与进排气端之间设置了多根由导热系数较低的氮化硅组成的热交换器，利用高温废气来预热进气，并采用催化的方法，使得其在非真空环境下，微燃烧器内能够充分发生燃烧反应。
（1）微型热光电系统微型热光电系统的工作原理主要是通过光电池，将高温热辐射体表面发出的辐射光子转换为电能。新加坡国立大学杨文明等人[5,6]设计出了一种基于碳化硅材质的微型热光电系统，如图 1.2 所示。该微型热光电系统的工作原理是：碳氢燃料和氧气经预混合后在基于碳化硅材质的燃烧器中发生燃烧并释放出大量的热量，加热燃烧器的外壁面，燃烧器四周的光电池接收来自高温外壁面释放的大量辐射能，依靠光电效应产生电能。在外径为 3mm 的燃烧器中，采用当量比为 0.9 的氢氧混合气，获得 1.02W 的电能输出[7]。美国麻省理工学院 Nielsen 等人利用悬浮式反应器，成功开发出一种新型微热光电系统[8]。如图 1.3 所示，该装置在反应端与进排气端之间设置了多根由导热系数较低的氮化硅组成的热交换器，利用高温废气来预热进气，并采用催化的方法，使得其在非真空环境下，微燃烧器内能够充分发生燃烧反应。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自由活塞发动机结构传热特性[J]. 李延骁,左正兴,冯慧华. 内燃机学报. 2018(01)
[2]微型动力装置燃烧过程及做功能力评价[J]. 吴凯,王谦,柏金,刘艳,徐驰. 内燃机学报. 2015(01)
[3]微型摆式内燃机动力特性研究[J]. 郭志平,王燕飞,张慧杰,卢彦铮,李冠孚,郭炜. 内燃机工程. 2014(02)
[4]微自由活塞发动机HCCI着火界限研究[J]. 柏金,王谦,何志霞,张彭岗. 机械工程学报. 2013(20)
[5]燃料气体预热温度对微燃烧器性能影响的分析[J]. 周俊虎,汪洋,杨卫娟,刘建忠,王智化,岑可法. 农业机械学报. 2010(08)
[6]微型摆式发动机的总体设计[J]. 郭志平,叶佩青,张仕民,汪劲松. 小型内燃机与摩托车. 2002(04)
博士论文
[1]正戊醇/正庚烷HCCI发动机燃烧与排放研究[D]. 张超.长安大学 2017
[2]基于三角转子发动机和微生物燃料电池的微小型电源研究[D]. 刘宜胜.浙江大学 2008
本文编号：3324435
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液烃、内燃机、原电池和可充电池的能量密度对比图
（1）微型热光电系统微型热光电系统的工作原理主要是通过光电池，将高温热辐射体表面发出的辐射光子转换为电能。新加坡国立大学杨文明等人[5,6]设计出了一种基于碳化硅材质的微型热光电系统，如图 1.2 所示。该微型热光电系统的工作原理是：碳氢燃料和氧气经预混合后在基于碳化硅材质的燃烧器中发生燃烧并释放出大量的热量，加热燃烧器的外壁面，燃烧器四周的光电池接收来自高温外壁面释放的大量辐射能，依靠光电效应产生电能。在外径为 3mm 的燃烧器中，采用当量比为 0.9 的氢氧混合气，获得 1.02W 的电能输出[7]。美国麻省理工学院 Nielsen 等人利用悬浮式反应器，成功开发出一种新型微热光电系统[8]。如图 1.3 所示，该装置在反应端与进排气端之间设置了多根由导热系数较低的氮化硅组成的热交换器，利用高温废气来预热进气，并采用催化的方法，使得其在非真空环境下，微燃烧器内能够充分发生燃烧反应。
（1）微型热光电系统微型热光电系统的工作原理主要是通过光电池，将高温热辐射体表面发出的辐射光子转换为电能。新加坡国立大学杨文明等人[5,6]设计出了一种基于碳化硅材质的微型热光电系统，如图 1.2 所示。该微型热光电系统的工作原理是：碳氢燃料和氧气经预混合后在基于碳化硅材质的燃烧器中发生燃烧并释放出大量的热量，加热燃烧器的外壁面，燃烧器四周的光电池接收来自高温外壁面释放的大量辐射能，依靠光电效应产生电能。在外径为 3mm 的燃烧器中，采用当量比为 0.9 的氢氧混合气，获得 1.02W 的电能输出[7]。美国麻省理工学院 Nielsen 等人利用悬浮式反应器，成功开发出一种新型微热光电系统[8]。如图 1.3 所示，该装置在反应端与进排气端之间设置了多根由导热系数较低的氮化硅组成的热交换器，利用高温废气来预热进气，并采用催化的方法，使得其在非真空环境下，微燃烧器内能够充分发生燃烧反应。
【参考文献】：
期刊论文
[1]自由活塞发动机结构传热特性[J]. 李延骁,左正兴,冯慧华. 内燃机学报. 2018(01)
[2]微型动力装置燃烧过程及做功能力评价[J]. 吴凯,王谦,柏金,刘艳,徐驰. 内燃机学报. 2015(01)
[3]微型摆式内燃机动力特性研究[J]. 郭志平,王燕飞,张慧杰,卢彦铮,李冠孚,郭炜. 内燃机工程. 2014(02)
[4]微自由活塞发动机HCCI着火界限研究[J]. 柏金,王谦,何志霞,张彭岗. 机械工程学报. 2013(20)
[5]燃料气体预热温度对微燃烧器性能影响的分析[J]. 周俊虎,汪洋,杨卫娟,刘建忠,王智化,岑可法. 农业机械学报. 2010(08)
[6]微型摆式发动机的总体设计[J]. 郭志平,叶佩青,张仕民,汪劲松. 小型内燃机与摩托车. 2002(04)
博士论文
[1]正戊醇/正庚烷HCCI发动机燃烧与排放研究[D]. 张超.长安大学 2017
[2]基于三角转子发动机和微生物燃料电池的微小型电源研究[D]. 刘宜胜.浙江大学 2008
本文编号：3324435
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