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。     

双转子活塞发动机功率传输系统理论研究

为大幅度提高活塞式发动机的功率密度,提出一种双转子活塞发动机,其功率传输系统主要由能量转换组件和差速驱动组件构成。能量转换组件包含气缸体以及同轴交叉安装在气缸体中的两个转子,转子上均布有多个叶片活塞,两组叶片活塞在气缸体内相互间隔,与气缸体共同形成多个密闭的独立工作腔。差速驱动组件利用内摆线机构和曲柄摇杆机构组合而成,并负责约束气缸中的两个转子以周期性波动的角速度作差速转动,使得工作腔容积周期性地增大、减小。研究该发动机的构成及工作原理,得出发动机能量转换组件部分的基本几何关系及进、压、爆、排条件,推导出发动机排量和瞬时流量的计算公式,建立差速驱动组件部分的运动学模型并进行分析。分析结果表明,由于具备在主轴旋转一周过程中的较多的做功次数和动态扩容等特点,双转子活塞发动机理论上将比现有活塞式发动机的排量更大、功率密度更高、运转更为平稳。     

未来的动力之星——液压约束活塞发动机与液压自由活塞发动机

介绍了液压自由活塞发动机（HFPE）与液压约束活塞发动机（HCPE）的发展现状，就两者的结构原理、功能特性等方面进行了对比分析。HFPE和HCPE都能直接将燃料燃烧产生的热能转化为液压能，都可作为伞液压午辆动力源使用。采用传统的燃烧技术，HFPE总效率可达40％，HCPE可达35％。两者任何工况下都能方便地工作在最佳经济工况，方便地回收车辆制动能量，提高整车效率。     

双活塞液压自由活塞发动机原理样机的研制及其压缩比

液压自由活塞发动机是将内燃机和液压泵集成为一体,以液体为工作介质,利用油液的压力能实现动力非刚性传输的一种特种发动机。提出一种特殊结构的液压自由活塞发动机设计方案,并据此研制了双活塞液压自由活塞发动机原理样机。由于压缩比对自由活塞发动机的性能具有重要影响,所以从结构设计、安装方式与行程控制等不同层面,对双活塞液压自由活塞发动机原理样机压缩比进行了详细而系统的研究。研究结果为液压自由活塞发动机的结构设计、控制及安装方式的选择皆有指导意义。     

发动机内啮合齿轮齿条式动力传输机构的设计与研制

为提高传统发动机曲轴连杆动力传输机构的机械传动效率,以及减小缸壁和活塞组件间的侧压力,设计新型内啮合齿轮齿条机构作为发动机动力传输机构。对齿轮齿条动力传输机构运动过程进行仿真验证;对齿轮齿条动力传输机构与曲轴连杆动力传输机构的机械传动效率和缸壁侧压力进行对比分析;制造应用齿轮齿条式动力传输机构的发动机样机并调试运行,实验测量同条件下齿轮齿条式和曲轴连杆式发动机样机的输出功率和缸壁磨损量。仿真与分析结果表明:齿轮齿条动力传输机构在三种冲击较大的危险工况下均满足强度要求,其机械传动效率比曲轴连杆动力传输机构的提高12.7%,缸壁侧压力降低68.5%;实验结果表明:发动机样机运行良好,结构简单可行,齿轮齿条式比同条件下曲轴连杆式发动机样机的实测输出功率大,缸壁磨损量小,验证了分析结果。     

斜盘式气动发动机动力学仿真

斜盘式气动发动机是为满足特殊工作环境需求而设计的一种新型气动发动机,为了对该发动机的性能进行预测与评估,运用多刚体动力学理论对发动机的活塞、连杆、导槽约束机构等各组件进行运动学和动力学分析,在此基础上结合发动机气缸内气体状态模型以及负载模型,推导发动机的动力学仿真模型.根据动力学仿真模型编制仿真软件,进行发动机工作过程的动态仿真.建立发动机样机试验系统,并进行样机试验.试验结果与仿真结果的对比表明:这种新型发动机在工作原理和结构设计上都是可行的,所建立的动力学仿真模型是基本正确的,进行适当修正后可用于发动机优化设计.     

燃气发动机压缩机动力缸积碳危害及清除

分析燃气发动机压缩机动力缸及动力活塞组件积碳的形成因素,指出积碳的危害,提出清除积碳的方法以及如何防止积碳。     

活塞气缸拍击特性及其磨损间隙变化关系

以某发动机气缸-活塞组为例,模拟了发动机气缸-活塞组中活塞的二阶拍击运动,根据二阶运动参数的模拟结果预测了气缸-活塞组件表面的磨损状态及磨损间隙。在此基础上,分析了气缸-活塞组间的间隙变化对活塞二阶运动的影响,获得了不同气缸套活塞磨损间隙的变化情况下,活塞在气缸套里做二阶运动时各种动态参数的变化规律。分析结果表明,所提出的方法能够有效预测因内燃机缸套活塞磨损间隙变化所引起活塞拍击特性的变化规律。     

航空发动机电液伺服动力驱动机构复合控制方法研究

航空发动机是飞机非常重要的动力装置，针对电液伺服动力驱动机构非线性和耦合性特征，在航空发动机电液伺服动力驱动机构系统结构基础上，对电液伺服动力驱动机构相关组件进行非线性特征分析，构建电液伺服驱动力矩最优化分配目标函数，提出了动态参数自适应调节和目标驱动力矩动态规划相结合的复合控制方法，利用航空发动机电液伺服系统硬件在环测试环境对复合控制方法进行试验验证，试验结果表明，所设计的复合控制方法能够提升系统的稳定性和可靠性。     

航空活塞发动机胀圈异常磨损原因分析

论述了航空活塞发动机气缸组件与胀圈有关的几种典型故障,从胀圈工作原理出发对每种故障产生的原因进行了阐述,有利于在日常航空活塞发动机维护中减少故障发生率,更好地保证发动机正常工作,提高发动机的使用寿命。     

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.     

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.     

Friction model of a marine diesel engine piston assembly

In modern marine diesel engines, power output and in-cylinder firing pressures are constantly increasing, leading to higher friction in engine components and especially in the piston assembly. A good understanding of the friction contributions of the various engine components is needed, if mechanical efficiency is to be improved. A friction model for the engine piston assembly has been developed and is presented in this paper. The model, based on lubrication theory, considers the detailed engine geometry and the complete lubricant action, and thus can be applied to a wide range of engines. In detail, the analysis takes into account the friction components of compression rings, oil control rings, piston skirt and gudgeon pin of the engine piston assembly. The model was applied to a four-stroke (medium speed) marine diesel engine and the effect of engine speed and load on friction was examined and compared with results from other semi-empirical models. The engine friction was predicted at constant rotational speed (generator operation) and variable rotational speed (propulsion operation).     

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。     

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。     

Engine friction lubricant sensitivities: A comparison of modern diesel and gasoline engines

Engine friction models have been developed that take account of the variations in lubricants with temperature, shear rate, and pressure. These models have been used to study the lubricant sensitivities of modern diesel and gasoline engines. Total engine friction losses for a Perkins Phaser four‐cylinder, 4.0 l, turbocharged, inter‐cooled diesel engine, operating at 1300 rpm, with an SAE 15W‐40 lubricant, were estimated at approximately 2 kW, with the piston assembly contributing 46%, the bearings 49%, and the valve train 5%. Total engine friction losses for a Mercedes Benz M111 2.0 l gasoline engine (used in CEC sludge and fuel economy engine tests) operating at 2500 rpm, and medium load, for an SAE 15W‐40 lubricant, were estimated at 1.5 kW, with the piston assembly contributing 42%, the bearings 39%, and the valve train 19%.