双组元液压自由活塞发动机的研究背景与可行性分析

在对内燃式液压自由活塞发动机和单组元液压自由活塞发动机进行比较分析的基础上,提出了一种新型的液压自由活塞发动机--双组元液压自由活塞发动机.从工作原理、释能方式、结构特点、燃料能量密度、单元功率及应用场合等不同角度,对三种液压自由活塞发动机的多种性能进行了比较.探讨了双组元液压自由活塞发动机的点火方式和需解决的关键技术问题,指出双组元液压自由活塞发动机是一种值得深入研究的新型动力机.     

双活塞式液压自由活塞发动机运动特性

双活塞式液压自由活塞发动机是将内燃机与液压泵集成为一体的新型动力机械。依据双活塞式液压自由活塞发动机样机活塞组件动力学模型,推导出活塞组件的自激振动方程;运用相轨迹法研究了活塞组件系统的稳定性,以及活塞组件的幅频特性;提出液压自由活塞发动机稳定运行的必要条件,以及通过负载特性确定活塞组件稳态工作频率的方法。     

双活塞式液压自由活塞发动机仿真研究

双活塞式液压自由活塞发动机是将内燃机与液压泵集成为一体的新型动力机械。根据双活塞式液压自由活塞发动机样机的实际参数建立了仿真模型,与试验数据比较该仿真模型具有较高的仿真精度。在仿真和试验数据的基础上分析了双活塞式液压自由活塞发动机与传统发动机在运动和燃烧特性上的差异:并提出了设计参数与系统整体性能指标的对应关系。为双活塞液压发动机结构优化设计提供了理论依据。     

液压自由活塞发动机自激振动的控制

以单活塞液压自由活塞发动机活塞运动控制为目标,研究相应的控制方案。基于单活塞液压自由活塞发动机活塞运动系统的理论分析,同时利用样机建立试验测试平台,对活塞运动控制的理论基础、控制回路和控制方法进行研究。通过控制压缩能量的释放时刻可以实现对活塞运动频率的控制。设计出一种新的先导式控制回路及其自由活塞位置反馈调制控制方法。回路实现了对阀组通流能力的充分利用和活塞极限位置的控制。回路循环能量损失的主要来源是节流和泄漏。单活塞液压自由活塞发动机稳定运行充分条件是实现膨胀过程的完整性。     

自由活塞极限位置的液压节流控制

针对单活塞液压自由活塞发动机自由活塞运动不受机械机构约束的情况,研究单活塞液压自由活塞发动机自由活塞极限位置的液压节流控制方法,保证系统机械结构安全。基于对自由活塞极限位置节流控制原理的分析,建立液压控制回路数学模型,结合试验和仿真分析节流控制的工作特征及其影响因素。研究结果表明,单活塞液压自由活塞发动机极限位置的液压节流控制应考虑单向阀节流、回油阻尼和油液弹性三种作用效果的影响。压缩腔压力在膨胀冲程的第一次压力峰值由单向阀引起,第二次压力峰值由回油阻尼和油液弹性引起。增大回油孔通流面积可减小第一次压力峰值压力波后期高压的持续时间。回油阻尼和油液弹性能有效防止单活塞液压自由活塞发动机机械损坏的发生。     

变压缩比活塞结构设计与仿真

为了改善大排量柴油发动机的冷起动性能,提高发动机中小负荷的动力性,避免发动机大载荷发生爆震,设计了一种变压缩比活塞。该变压缩比活塞由内体、外体两部分组成,外体直径为180 mm,内体与外体之间通过梯形槽产生相对的螺旋运动,在改变发动机压缩比的同时可以实现清除积炭的目的。通过对变压缩比活塞的内部结构设计,实现了液压控制的发动机压缩比随着发动机工况变化的自动调节。通过建立活塞外体的ANSYS有限元模型,分析了在最大压缩比情况下活塞外体的应力及应变分布规律。结果表明:在压缩比为21、材料弹性模量为0.7 MPa、泊松比为0.3、外体的瞬时温度为588 K、最大爆发压力为13.5 MPa情况下,变压缩比活塞外体的应力及应变分布与最大压缩比时外体相对于活塞销的转动位置有关,同时与距活塞顶面和裙部的位置有关。     

液压自由活塞发动机关键技术及未来发展方向

介绍了液压自由活塞发动机的三种基本结构、工作原理和优点,重点分析了液压自由活塞发动机由于其独特的结构所具有的特性、研制过程中的关键技术、研究难点,以及相应的研究现状,讨论了制约液压自由活塞发动机走向产业化的瓶颈技术,以及为解决这些技术所进行的探索和尝试。推动液压自由活塞发动机的发展可从结构改进、燃料及燃烧技术突破及多学科融合技术等方面进行。     

液压自由活塞发动机——未来的动力之星

液压自由活塞发动机是近20年发展起来的新型动力,是一种有前途的车用特种发动机。本文首先介绍了该发动机的工作原理、结构类型、性能特点;其次分析了该发动机物理实现的关键技术问题、应用前景;最后提出了发展我国自由活塞发动机的对策。     

液压自由活塞发动机动态特性的仿真研究

液压自由活塞发动机(hydrau lic free p iston engine,以下简称HFPE)是将内燃机和液压泵集成为一体,以液体为工作介质实现动力非刚性传输的一种特种发动机。在左、右动力腔的交替驱动下,HFPE的活塞组件在腔体中作往复直线运动,同时泵出液压油驱动负载工作。与曲轴式发动机不同,由于不受曲柄连杆机构的约束,HFPE活塞组件的运动规律完全取决于其本身的质量及所受到的作用力。本文通过建立所研制的HFPE样机各子系统的数学模型,重点研究了HFPE样机的动态特性,以期为系统的结构及控制系统提供理论依据。     

液压自由活塞发动机的发展历程及研究现状

介绍了液压自由活塞发动机的发展历程、工作原理、典型系统、研究现状及研发中的关键技术问题     

Design approach for single piston hydraulic free piston diesel engines

The operating characteristics of a single piston hydraulic free piston diesel engine differ significantly from conventional diesel engines and this provides a theoretical basis for controlling and optimizing the design of the engine. The design of the proposed engine intended as a power supply for a hydraulic propulsion vehicle is presented. An engine performance forecast model was generated in AMESim. The performance of the prototype engine is predicted and the predictive results are verified with experiments. The particular features of the engine are discussed. The dynamic characteristics of the prototype engine are analyzed and the results indicate the rationality and feasibility of the engine design parameters. The features of the controllable working frequency and the intermittence output flows are provided. The flow capacity characteristics of the hydraulic valves on the prototype engine are offered. The methods for starting and the operation after misfire are presented.     

Design approach for single piston hydraulic free piston diesel engines

The operating characteristics of a single piston hydraulic free piston diesel engine differ significantly from conventional diesel engines and this provides a theoretical basis for controlling and optimizing the design of the engine. The design of the proposed engine intended as a power supply for a hydraulic propulsion vehicle is presented. An engine performance forecast model was generated in AMESim. The performance of the prototype engine is predicted and the predictive results are verified with experiments. The particular features of the engine are discussed. The dynamic characteristics of the prototype engine are analyzed and the results indicate the rationality and feasibility of the engine design parameters. The features of the controllable working frequency and the intermittence output flows are provided. The flow capacity characteristics of the hydraulic valves on the prototype engine are offered. The methods for starting and the operation after misfire are presented.     

发动机半主动液力悬置动特性研究与开发

发动机悬置是隔离发动机振动向驾驶室和基础传递的隔振元件,其设计的优劣直接影响汽车的乘坐舒适性.基于流体力学理论,研究发动机液力悬置惯性通道内阻尼力,对液力悬置建立了力学模型和数学模型,进行了动特性仿真,从流体力学的角度分析了液力悬置的结构参数对其动态特性的影响.进行了液力悬置的台架试验,确定了惯性通道半主动控制式液力悬置的控制律.由此设计开发了通道可调的惯性通道式液力悬置,从而在较宽频带内有效的达到了减振的目的.     

汽车动力总成液压悬置的研究发展

动力总成液压悬置是非线性很强的隔振元件,其动特性随发动机的激励频率和振幅的改变而改变.重点介绍了液压悬置主要是被动液压悬置的基本结构,以及研究液压悬置的方法及近年国内外研究工作者的研究成果,并简要介绍了液压悬置设计的一些概念.     

发动机半主动控制液力悬置动特性仿真研究

发动机悬置是隔离发动机振动向驾驶室和基础传递的隔振元件,其设计的优劣直接影响汽车的乘坐舒适性.笔者基于流体力学理论,研究发动机液力悬置惯性通道内阻尼力,对液力悬置建立力学模型和数学模型,进行动特性仿真,从流体力学的角度分析液力悬置的结构参数和液力参数对其动态特性的影响.进行液力悬置的台架试验,确定较可行的惯性通道半主动控制式液力悬置的控制律,从而在较宽的频带内,达到良好的隔振效果.     

比例控制径向柱塞泵性能预测

以JBP-63型电液比例控制径向柱塞泵为例,建立了符合其工作情况的虚拟模型。通过计算机仿真技术对该泵的静态、动态特性进行了预测。该模型结构与实际系统结构相对应,计算结果与试验结果符合,且能显示系统各参数的变化过程和参数调整对系统性能的量化影响。应用结果表明该仿真模型能够对系统进行性能预测和分析,对于系统的设计和参数优化有实际意义。