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液压自由活塞发动机起动过程控制方法研究

发布时间:2018-04-22 23:23

  本文选题:液压自由活塞发动机 + 控制方法 ; 参考:《吉林大学》2016年硕士论文


【摘要】:液压自由活塞发动机取消了传统发动机中的曲柄连杆机构,将活塞与液压元件直接相连,形成一种将燃烧化学能直接转化为液压能的新型动力机械。它具有结构简单、综合效率高等优点。但这些优点也加大了控制系统的设计难度,影响了液压自由活塞发动机的发展。特别是在起动过程中,发动机的控制仍然是液压自由活塞发动机研究领域的技术难点之一。本文依托现有样机,对液压自由活塞发动机起动过程的控制方法进行了深入研究。首先,本文通过研究自由活塞发动机的结构和工作原理,完成了对传感器、执行器的选型及其在样机上的布置工作。同时,利用AMESim软件建立了基于试验样机的一维仿真模型,对液压自由活塞发动机运转特性进行了分析,进而设计了液压自由活塞发动机起动过程的控制方法,包括:基于活塞位置的PPM频率控制,基于喷油量调节的下止点位置控制,基于活塞位移的失火控制,并在仿真模型中进行仿真验证。其次,本文利用英飞凌XC2785芯片制作电控单元实物,并利用Tasking开发软件将所设计的控制方法转化成程序代码,完成微控制器的软件开发。同时基于Lab View开发了上位机程序以实现对电控单元的调试和标定。最后,基于样机试验台架,开发了液压自由活塞发动机的工作监控系统。为了验证控制方法的合理性,将所制作的电控单元与发动机相连,进行了样机的起动试验。试验成功实现了发动机的着火运行,结果表明,文中所设计的控制方法合理,能够满足发动机在起动过程中的控制需求。
[Abstract]:The hydraulic free piston engine cancels the crank and connecting rod mechanism in the traditional engine and connects the piston directly with the hydraulic components to form a new type of power machinery which converts the combustion chemical energy directly into the hydraulic energy. It has the advantages of simple structure and high comprehensive efficiency. But these advantages also increase the design difficulty of the control system and affect the development of hydraulic free piston engine. Especially in the starting process, engine control is still one of the technical difficulties in the field of hydraulic free piston engine. Based on the existing prototype, the control method of the starting process of hydraulic free piston engine is studied in this paper. Firstly, by studying the structure and working principle of the free piston engine, the selection of sensors and actuators and their layout on the prototype are completed. At the same time, the one-dimensional simulation model based on the test prototype is established by using AMESim software, and the operating characteristics of the hydraulic free piston engine are analyzed, and the control method of the starting process of the hydraulic free piston engine is designed. It includes: the PPM frequency control based on piston position, the lower check point position control based on fuel injection regulation, the misfire control based on piston displacement, and the simulation verification in the simulation model. Secondly, the electronic control unit is made by Infineon XC2785 chip, and the control method is transformed into program code by using Tasking development software, and the software development of microcontroller is completed. At the same time, the upper computer program based on Lab View is developed to realize the debugging and calibration of the ECU. Finally, based on the prototype test bench, the working monitoring system of hydraulic free piston engine is developed. In order to verify the rationality of the control method, the electronic control unit is connected to the engine and the starting test of the prototype is carried out. The experimental results show that the control method designed in this paper is reasonable and can meet the control requirements of the engine in the starting process.
【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

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本文编号:1789422

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