四冲程单活塞式液压自由活塞发动机运动特性优化研究

发布时间：2017-08-04 15:20

  本文关键词：四冲程单活塞式液压自由活塞发动机运动特性优化研究

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【摘要】：液压自由活塞发动机是一种内燃机活塞与液压泵活塞直接相连,将燃料化学能直接转化为液压能输出的新型动力装置。作为完美契合液压复合驱动的动力装置,它结构简单,具有可变的压缩比,燃料适应性广；而液压系统易于实现能量回收。因此,液压自由活塞发动机尤其适应于频繁起停的行走机械。本论文以双缸四冲程单活塞式液压自由活塞发动机为研究对象,针对测试试验结果中压缩比不足的问题展开研究,建立活塞组件的动力学方程,分析单活塞式液压自由活塞发动机不对称运动的机理,建立系统的仿真模型,分析单活塞式液压自由活塞发动机的运动特性以及外部参数对发动机性能的影响规律,在此基础上提出系统的优化方案。论文内容分6章,结构安排如下：第一章,介绍了液压自由活塞发动机的技术背景以及国内外研究现状,阐述自由活塞发动机的动特性对发动机稳定工作的重要性,指明了本文的研究意义。第二章,详细介绍四冲程单活塞式液压自由活塞发动机的工作原理以及试验测试平台,开展相关性能试验研究,指出其中存在的问题,明确本文的研究内容。第三章,建立活塞组件的动力学方程,研究单活塞式液压自由活塞发动机活塞组件运动关于上止点不对称的机理,分析了发动机运行的稳定性。第四章,建立自由活塞发动机的仿真模型,分析活塞组件的运动特性与发动机的输出特性,研究外部参数对发动机性能的影响规律。第五章,针对原发动机存在的问题进行优化设计,提出利用齿轮齿条结构消除翻转力矩的优化方案,改进压缩腔的结构,并根据能量平衡原理优化结构参数。第六章,总结了全文的主要研究工作和成果,对未来的研究工作和方向进行了展望。
【关键词】：四冲程液压自由活塞发动机 动力学方程 不对称运动特性 仿真 优化
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK401
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-29
• 摘要12
• 1.1 课题研究背景和意义12-18
• 1.1.1 课题研究背景12-14
• 1.1.2 复合驱动技术14-17
• 1.1.3 液压自由活塞发动机的独特优势及其研究意义17-18
• 1.2 自由活塞发动机的发展历程18-20
• 1.3 液压自由活塞发动机的研究现状20-26
• 1.3.1 二冲程液压自由活塞发动机国内外研究现状21-24
• 1.3.2 四冲程液压自由活塞发动机研究现状24-26
• 1.4 液压自由活塞发动机运动特性的研究概况26-28
• 1.5 本文的主要研究内容与结构28-29
• 2 四冲程单活塞式HFPE的原理与试验研究29-42
• 摘要29
• 2.1 单活塞式HFPE的结构和工作原理29-32
• 2.1.1 基本工作过程(PPM模式)30-31
• 2.1.2 连续工作模式31
• 2.1.3 “失火”复位模式31
• 2.1.4 起动过程31-32
• 2.2 四冲程单活塞HFPE性能测试平台32-35
• 2.2.1 柴油机模块33-34
• 2.2.2 液压系统34
• 2.2.3 数据采集及控制模块34-35
• 2.3 HFPE性能测试试验结果分析35-41
• 2.4 本章小结41-42
• 3 单活塞式HFPE运动特性分析42-55
• 摘要42
• 3.1 单活塞式HFPE的数学模型42-47
• 3.1.1 活塞组件动力学模型42-43
• 3.1.2 热力学模型43-46
• 3.1.3 液压腔压力模型46-47
• 3.2 活塞组件运动特性分析47-54
• 3.2.1 基本运动形式的确定47-49
• 3.2.2 HFPE运动不对称性分析49-53
• 3.2.3 稳定性分析53-54
• 3.3 本章小结54-55
• 4 单活塞式HFPE运动特性仿真研究55-67
• 摘要55
• 4.1 仿真模型与仿真参数55-57
• 4.2 初始参数下单活塞式HFPE的性能分析57-60
• 4.2.1 运动特性分析57-59
• 4.2.2 压力-流量特性分析59-60
• 4.3 外部参数对HFPE性能的影响规律60-66
• 4.3.1 活塞组件质量的影响规律61-62
• 4.3.2 压缩蓄能器压力的影响规律62-63
• 4.3.3 负载压力的影响63-64
• 4.3.4 循环喷油量的影响规律64
• 4.3.5 喷油位置的影响规律64-66
• 4.4 本章小结66-67
• 5 双缸单活塞式HFPE优化设计67-80
• 摘要67
• 5.1 单活塞式HFPE的优化方案67-72
• 5.2 压缩腔结构优化设计72-75
• 5.3 基本结构参数优化设计75-79
• 5.4 本章小结79-80
• 6 总结与展望80-82
• 6.1 总结80
• 6.2 展望80-82
• 参考文献82-86
• 作者简介86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 荆崇波;吴维;刘洪;苑士华;;液压自由活塞发动机配流阀工作特性[J];北京理工大学学报;2011年04期

2 吴维;苑士华;胡纪滨;;自由活塞极限位置的液压节流控制[J];机械工程学报;2011年22期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李庆峰;自由活塞式内燃发电机的研究[D];上海交通大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 胡滨;液压自由活塞发动机喷油与气门控制及压缩特性研究[D];浙江大学;2013年

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本文编号：620266