液压自由活塞发动机稳定运行控制方法的研究

发布时间：2017-10-19 17:23

  本文关键词：液压自由活塞发动机稳定运行控制方法的研究

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【摘要】：液压自由活塞发动机的出现体现了人们对高效率,低能耗动力机械的不懈追求。它创造性的将传统二冲程内燃机和液压泵相结合,以液体作为介质,直接输出液压能,继而利用液压能来做功,推动液压马达或发电机,同时,这种结构还能够简化运动机构,大量减少能量在多级传递间的损失。随着现代技术的快速发展,液压自由活塞发动机无论从理论还是实践上都取得了长足的发展。本文在对国内外研究的基础上结合课题组的现有条件,提出对发动机控制系统硬件架构的需求。并在这些需求的基础上,对电子控制单元、传感器和执行机构做了更为深入的描述并逐步搭建与样机相匹配的硬件控制系统。对这些模块的研究目的则是致力于设计一套能够保证液压自由活塞发动机稳定运行的控制系统硬件架构,同时为下文的功能模块和控制策略的设计奠定基础。在此基础上本文进行了更为细致的探究,由于液压自由活塞发动机稳定控制所涉及的硬件方面较为广泛,本文重点对喷油功能模块进行研究。首先对喷油时刻的选择依据做出了较为详细的理论和实践阐述。在确定喷油时刻准确的前提下,还对喷油器驱动模块的重要组成部分—升压电路进行了较为深入的探讨并取得了较好的成果。同时,本文还对高压油泵的直流无刷驱动电机的控制方案做出了一些改进,以保证共轨压力和喷油压力的稳定。其次,根据发动机稳定运行的需求,阐述了针对液压自由活塞发动机的运动控制、正时控制、压缩比控制以及频率控制。鉴于下止点位置的精确控制对发动机的压缩比和工作频率都有很大的影响,所以本文通过对下止点缓冲措施和位置控制的具体描述,来研究其对样机稳定性的影响。最后,在搭建好的样机试验台架上,对试验得出的采样结果进行数据预处理工作。根据得到的试验数据,对液压自由活塞发动机在各个工况下的运行情况做了仔细的研究,验证了本文提出的稳定运行控制方法的可行性,并细致说明了这些方法对发动机稳定运行产生的影响和做出的贡献。
【关键词】：液压自由活塞发动机 控制系统 控制方法 稳定性
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 液压自由活塞发动机概述11-13
• 1.2.1 液压自由活塞发动机简介11-12
• 1.2.2 液压自由活塞发动机的结构形式12-13
• 1.3 液压自由活塞发动机研究现状13-19
• 1.4 液压自由活塞发动机控制难点和关键技术19-21
• 1.5 本文的研究内容21-22
• 第二章 液压自由活塞发动机控制系统构成22-40
• 2.1 HFPE基本结构和工作原理22-24
• 2.1.1 HFPE基本结构22-23
• 2.1.2 HFPE工作过程23-24
• 2.1.3 液压自由活塞发动机控制系统24
• 2.2 电子控制单元ECU24-36
• 2.2.1 核心芯片选择与概述24-25
• 2.2.2 ECU最小系统25-28
• 2.2.3 外围功能模块28-34
• 2.2.4 硬件可靠性和抗干扰设计34-36
• 2.3 传感器36-39
• 2.4 执行机构39
• 2.5 本章小结39-40
• 第三章 液压自由活塞发动机喷油功能模块40-54
• 3.1 触发方案设计40-42
• 3.1.1 基于位移传感器的触发方案41
• 3.1.2 基于霍尔传感器的触发方案41-42
• 3.2 喷油器驱动功能模块42-46
• 3.2.1 升压电路43-46
• 3.3 高压油泵驱动电机控制方法46-52
• 3.3.1 直流无刷电机原理46-47
• 3.3.2 功率管驱动方案47-48
• 3.3.3 转子位置判断48-50
• 3.3.4 电流检测和过流保护50-51
• 3.3.5 拓展—无位置传感器方案51-52
• 3.4 本章小结52-54
• 第四章 液压自由活塞发动机控制策略研究54-68
• 4.1 液压自由活塞发动机控制特点和需求54-55
• 4.2 HFPE运行控制55-60
• 4.2.1 起动工况控制55-57
• 4.2.2 正常工作工况控制57-58
• 4.2.3 失火工况控制58-60
• 4.3 HFPE正时时间控制60-61
• 4.4 压缩比控制61-62
• 4.5 工作频率控制62-64
• 4.6 缓冲机构和下止点位置稳定性分析64-65
• 4.7 本章小结65-68
• 第五章 液压自由活塞发动机样机试验68-74
• 5.1 信号测试和预处理68-69
• 5.1.1 霍尔信号和位移信号测试68-69
• 5.1.2 数据预处理69
• 5.2 运行试验69-72
• 5.3 本章小结72-74
• 第六章 总结与拓展74-78
• 6.1 工作总结74-75
• 6.2 研究拓展75-78
• 参考文献78-82
• 作者简介及科研成果82-84
• 致谢84

【参考文献】

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本文编号：1062349