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。     

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。     

单活塞液压自由活塞发动机压缩冲程特性

以压燃式单活塞液压自由活塞发动机为对象研究其压缩冲程特性,以期得到高效可靠的压缩过程实现方案,满足系统着火条件要求.基于系统的基本结构,对系统不同工况下的压缩过程进行分类,并分别研究其主要特征,确定利用液压能实现系统压缩过程的基本控制量.通过建立系统压缩过程气缸状态和液压腔状态仿真模型,结合相关的试验测试结果,对不同工况下的压缩过程特性进行研究.研究表明:系统低压压缩过程着火条件易于满足,在非正常工作状态下的高压压缩过程需要消除压缩蓄能器的稳压作用,同时减小频率控制阀节流作用的影响.     

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     

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性能模拟的参数化研究

液压自由活塞发动机的工作过程是在多过程相互耦合作用下进行,活塞动力学与燃烧、扫气、泵油各过程紧密结合.基于Aemsim建立了一维仿真模型,在分析运动特性和热力学特性的基础上,研究了关键性结构和控制参数对发动机性能的影响.仿真结果表明:由于没有机械约束,自由活塞发动机的活塞行程规律与曲柄发动机存在显著的差异;活塞质量是影...     

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。     

轴向液压约束活塞发动机工作原理与运转平稳性

液压约束活塞发动机（HCPE）是一种将燃料在缸内燃烧产生的热能直接转化为流体压力能的新型动力装置，运转平稳性是其设计分析和性能评价的重要依据。论述了轴向HCPE的工作原理，给出了运转不均匀度的定义，建立了单缸轴向HCPE工作过程的动力学微分方程，求解出各系统变量的时间历程，直接利用概念计算系统运转不均匀度，避免了传统方法中盈亏功的确定，便于进行相关研究。HCPE运转不均匀度比具有对应结构的活塞式内燃机驱动柱塞泵系统全工况改善4．7％～15．6％。     

机械-液压约束活塞发动机多学科协同优化框架实现

对机械-液压约束活塞发动机多学科协同优化设计框架的原理和要求进行了论述,介绍了框架的实现方法。通过对机械-液压约束活塞发动机曲轴的协同优化,进行了框架测试,使曲轴的质量减少了20％,设计效率明显提高。     

机械-液压约束活塞发动机多学科协同优化框架实现

对机械-液压约束活塞发动机多学科协同优化设计框架的原理和要求进行了论述,介绍了框架的实现方法.通过对机械-液压约束活塞发动机曲轴的协同优化,进行了框架测试,使曲轴的质量减少了20%,设计效率明显提高.     

液压约束活塞发动机配流阀系统工作过程建模与仿真

综合考虑液体可压缩性与泵阀运动魏氏效应对液缸内液体连续流条件的影响以及液压约束活塞发动机（HCPE）配流阀系统的动力特性，建立了描述HCPE配流阀系统运动规律的数学模型，并对所研制的W385—16／2三缸HCPE配流阀系统运动规律进行了仿真。结果表明：W385—16／2三缸HCPE配流阀在1200～2000r／min范围内运动性能比较稳定，但存在较大的加速度冲击及开启和关闭滞后角，因此应对配流阀系统的结构进一步优化。     

对置式液压自由活塞发动机电磁阀动态响应的影响因素分析

根据对置式液压自由活塞发动机的需求,开发了大流量快速响应电磁阀,并对其动态响应影响因素进行了研究和分析。利用Ansoft Maxwell建立了电磁阀的三维有限元仿真模型,搭建了电磁阀响应速度实验测量装置,通过仿真数据与实验数据的对比得出开启时间最大偏差为0.38 ms,关闭时间最大偏差为0.67 ms,验证了该模型的准确性。仿真结果表明:隔磁垫、铁磁材料、弹簧预紧力是低压电磁阀动态响应的主要影响因素,自由升程对开启响应影响较大,而与关闭响应无关联,运动件质量的影响最小。     

单缸电力约束活塞发动机仿真研究

介绍了单缸电力约束活塞发动机（ECPE）的工作原理,建立了基于动力学和热力学方程的电力约束活塞发动机动力学模型,利用Matlab／Simulink、AVL／Boost、电磁场有限元法对其建立了仿真模型,通过仿真得到了试验样机在油门全开及油门开度a为30％～100％、转速为1000-2400r／min时的万有特性曲线。     

单缸电力约束活塞发动机空载电磁分析

简单介绍了单缸电力约束活塞发动机（ECPE）的结构和工作原理。采用解析法和有限元法2种方法计算电机的空载电动势曲线,并对2种方法得到的电动势曲线进行了比较,结果显示曲线基本吻合。     

单缸电力约束活塞发动机空载电磁分析

简单介绍了单缸电力约束活塞发动机(ECPE)的结构和工作原理.采用解析法和有限元法2种方法计算电机的空载电动势曲线,并对2种方法得到的电动势曲线进行了比较,结果显示曲线基本吻合.     

单缸电力约束活塞发动机空载电动势仿真

论文介绍了单缸电力约束活塞发动机的结构、工作机理,建立了运动学、动力学模型,并对其空载下的电磁力进行了理论推导、仿真分析。研究表明该电机的各种特性与交流发电机基本相似,且其空载和负载情况下都能发出类似于正弦的交流电。     

自由活塞斯特林发动机运行频率

自由活塞斯特林发动机运行频率是发动机的关键参数。区别于传统的曲柄连杆斯特林发动机,自由活塞斯特林发动机的运行频率由系统充气压力、动质量、弹簧刚度、阻力系数等热动力学参数耦合确定,因此确定自由活塞斯特林发动机的运行频率较为复杂。为了能够定量计算自由活塞斯特林发动机的运行频率,笔者建立了耦合发动机热动力学参数的数值模型。首先,在模型中对压力波进行线性化处理,得到了自由活塞斯特林发动机运行频率的计算公式;然后,运用模型分析了主要参数对发动机运行频率的影响规律,并与实验结果相对比,发现模型计算结果较为准确;最后,分析了当板弹簧刚度大幅度增加时,发动机的运行频率却变化较小,主要原因在于原有板弹簧的最高自然频率较低。结果表明：优化设计了新的板弹簧,使发动机运行频率大幅度升高,在采用新的板弹簧之后发动机的运行频率从原来的35 Hz提高到60 Hz。