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。

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——未来的动力之星

液压自由活塞发动机是近 2 0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 ;

液压自由活塞发动机活塞运动规律动态仿真研究

为研究液压自由活塞发动机(HFPE)的活塞运动特性,建立了液压自由活塞发动机动态仿真模型,针对循环供油量、喷油定时、气门正时、压缩压力、负载压力等主要控制变量对活塞运动情况的影响进行了规律性研究。结果表明:各控制变量的变化影响活塞受力的变化,进而使活塞的下止点位置和压缩比发生变化,并影响发动机的正常运转和性能;循环油量与活塞膨胀行程长度、压缩能量与压缩比均近似呈线性关系;HFPE循环工作是一个多参数耦合和能量重新分配的复杂过程;执行器滞后引入的正时控制误差将是影响控制精度的重要因素。

液压自由活塞发动机的能量平衡分析

液压自由活塞发动机是将一次动力机—内燃机与二次动力机—液压泵的集成为一体 ,以液体为工作介质 ,利用油液压力能来实现动力非刚性传输的复合发动机。针对稳态运转的液压自由活塞发动机 ,分析了其能量输入、耗散、分配及输出情况 ,给出了各能量组分所占的比例 ,并估算了活塞的最大运动速度和负载压力。为HFPE的结构设计、控制和效率提高指明方向。

一种新型混合动力系统:液压自由活塞发动机整体推进系统

液压自由活塞发动机整体推进系统集内燃机技术、液压技术、电子控制技术于一体的一种新型混合驱动动力系统,由于其具有体积小、重量轻、高度柔性布置、燃料适应范围广等特点,具有容易实现无级变速、无级转向、制动能回收等功能,是一种有前途的车用混合动力传动装置。本文在介绍液压自由活塞发动机的工作原理、结构特点的基础上详述了液压自由活塞发动机整体推进系统的系统方案、关键技术、应用前景,提出了发展该整体式推进系统的对策。

液压自由活塞发动机起动过程的能量分析

液压自由活塞发动机的起动系统由起动蓄能器、液压换向阀、位置传感器及控制单元等组成 ,其中作为起动系统能源和油源的起动蓄能器直接关系起动的成败。分析了液压自由活塞发动机起动的前提条件 ,研究了起动过程中混合气的组织和能量的流动、耗散及传递等 ,并在此基础上给出了选择起动蓄能器的理论依据。

液压自由活塞发动机的节能方式研究

液压自由活塞发动机是将内燃机和液压泵集成于一体 ,实现动力非刚性传输的复合发动机。本文从其内部能量转换及外部能量回收两个方面 ,详细地分析和阐明了液压自由活塞发动机各种节能方式和实现途径。以液压挖掘机为例 ,强调液压自由活塞发动机作为中心液压站 ,结合二次调节及液压变压器技术 ,简单方便地实现群控节能。

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。

液压自由活塞发动机起动过程的实验研究

为研究液压自由活塞发动机(HFPE)的起动性能,对HFPE样机的典型起动方式进行了实验研究.根据HFPE的起动能源和激励方式的不同,给出了恒压阀控、恒压位控、起动蓄能器(SHA)阀控以及SHA位控四种起动方式.测试了恒压起动方式中活塞组件的位移特性、扫气腔压差、动力腔压差以及HFPE泵腔压差这4个起动性能参数随供油压力变化的曲线,分析了SHA方式下上述四个起动性能参数分别和初始蓄能压力的关系.讨论了四种起动方式在激励方式、能量补充方面的差别.结果表明,位控起动的起动性能较阀控方式优良,适宜用于工作功率较高的场合,而阀控方式只能用在一些中低起动频率场合中.

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。

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。

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。

基于DSP的液压自由活塞发动机控制器的设计

介绍了液压自由活塞发动机的特点及其控制系统的组成。分析了液压自由活塞发动机运行和调试的特点及对控制系统的要求,给出了一种基于TI公司TMS320F2812芯片的液压自由活塞发动机控制器的设计方案,详细说明了系统硬件电路各部分的设计,并给出了软件模块图。

液压自由活塞发动机的惯性负载与热效率研究

为研究液压自由活塞发动机的惯性负载与热效率，分析了惯性负载对发动机燃烧进程的影响，指出惯性负载对速燃期气缸等容加热起着重要作用，缸内峰值压力通常可达6—9MPa，热能得到充分利用，发动机具有较高的热效率。针对液压自由活塞发动机惯性负载不足的缺陷，提出了机械、液感和机-液3种惯性加载方案。其中，机-液加载综合了机械加载能耗小，液感加载结构紧凑的优点，该方案采用节流阀控制液动机的流量，可实现对惯性负载的动态控制，是1种值得进一步研究的加载方式。

液压自由活塞发动机中HCCI燃烧优化的试验研究

使用液压自由活塞发动机(HFPE)进行试验,研究了正庚烷在均质压燃(HCCI)燃烧过程中,当量比与压缩比对低温反应始点、高温反应始点、两阶段放热量比例及指示效率的影响。研究结果表明:压缩比一定时,混合气当量比越低,低温反应始点越提前,高温反应始点越推迟,同时低温反应释放热量与高温反应释放热量的比例越高;当量比一定时,压缩比越大,低温反应始点与高温反应始点均提前,同时低温反应释放热量与高温反应释放热量比例越低;当量比从0.30增大到0.40的过程中,最大指示热效率有略微减小的趋势,其中最大值与最小值相差为3.0%;当量比一定时,存在一个效率最高的压缩比,压缩比过低或过高都会影响热功转化效率的提高。

对置式液压自由活塞发动机扫气过程的仿真

根据所开发的对置式液压自由活塞发动机样机的基本参数,基于AVL FIRE平台建立了缸内流场的三维仿真模型.分析了扫气口几何参数、活塞下止点停留时间对扫气过程的影响,探讨了利用扫气口几何参数实现缸内混合气分层的方法.结果表明:扫气口径向夹角为5°时,扫气效率和扫气捕获率都达到最大值;随着活塞下止点停留时间的加长,扫气效率呈现先提高再稳定的过程,扫气捕获率则随停留时间的加长而单调下降;采用较大的扫气口径向夹角,可以在压缩上止点附近,实现缸内轴心处废气浓度高、外围废气浓度低的分层分布.

液压自由活塞发动机活塞运动规律自适应特性的研究

在一台液压自由活塞发动机(HFPE)样机上进行了活塞运动规率的试验。研究表明:活塞的运动规律对于燃烧相位和累积放热量的变动具有自适应性;随着燃烧相位的提前或累积放热量的增大,活塞换向提前,最大升程和压缩比降低;这种自适应性可有效避免均质压燃过程中的爆震与后燃现象,保证缸内最高压力、最大放热速率的稳定,减少指示功的损失。

火花点火式液压自由活塞发动机的模拟试验研究

使用液压快速压缩-膨胀机(RCEM)对火花点火式液压自由活塞发动机(SI-HFPE)的单次工作过程进行了模拟试验研究,研究了在使用甲醇燃料的情况下,液压源压力、点火提前相位、混合气浓度等因素对SI-HFPE活塞运动规律、放热率及指示效率的影响,提出了使用双火花塞同时点火方案。研究结果表明:SI-HFPE的实际压缩比主要受液压源压力和点火提前相位的影响,液压源压力越高或点火提前相位越小,则实际压缩比越大。在10MPa的驱动液压力下,使用双火花塞同时点火,调整合适的点火提前相位,指示效率可以大于45%,此时的实际压缩比达到18。