液压自由活塞发动机活塞循环运动特性研究

发布时间：2017-09-04 01:02

  本文关键词：液压自由活塞发动机活塞循环运动特性研究

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【摘要】：与传统二冲程曲柄连杆内燃机活塞运动相比，液压自由活塞发动机（HFPE）活塞运动无解析表达、无固定运动轨迹、无固定极限位置，造成系统循环稳定性变差、功率密度和能量转换效率低于预期，系统控制的鲁棒性不足。液压自由活塞发动机的活塞运动特性对其整体性能有重要影响，掌握活塞运动变化规律，将为系统性能的提升找到优化方向。 论文首先对影响液压自由活塞发动机活塞运动规律的液压部件特征进行了研究。针对液压自由活塞发动机泵腔传统液压控制回路供油装置复杂的问题，提出了新型液压控制回路。通过仿真与试验，对液压控制回路中的蓄能器储能特性进行了研究，指出在低频充放油条件下，，蓄能器能量损失包括热损失和液压损失两项，其中热效率约为92%，液压效率约为98%；在高频充放油条件下，蓄能器能量损失主要体现在液压损失上，液压效率约为34%，热效率约100%。 在明确液压自由活塞发动机液压系统特征的基础上，对活塞运动的压缩-膨胀循环特征参数变化进行了研究。基于蓄能器气体的压缩-膨胀变化特性，给出了系统特征参数与蓄能器参数间的变化关系。通过调节蓄能器压缩比1~3的变化可实现系统压缩比5~30的变化，指出基于不同燃料的使用特性及其对不同压缩比的需求，进行系统与蓄能器间的参数优化，是实现改善系统性能的有效途径之一。给出了活塞运动频率的解析表达，指出蓄能器参数以及系统结构参数共同构成频率的影响因素。在活塞运动的膨胀行程，解析计算与分析了耦合缸内气体燃烧放热因素后活塞运动频率的变化特性，指出在燃烧释放能一定时，燃烧速度对频率有很大影响，可以通过改善燃烧方式来调整频率特性。 建立了液压自由活塞发动机新型液压控制回路机-液耦合仿真模型。通过仿真计算对系统稳定运行时的运行特性进行了研究。研究结果表明，相对传统液压循环结构，系统总效率提高了0.63%。由于液压系统响应延迟造成的液压损失降低了96.9%。为进一步研究活塞运动的控制特性提供了理论支撑。
【关键词】：自由活塞 活塞运动特性 液压控制回路
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.2.1 液压自由活塞发动机系统研究与发展11-12
• 1.2.2 可控性研究12-15
• 1.2.3 循环特性15-17
• 1.2.4 能量存储特性17-19
• 1.3 主要研究内容19-20
• 第2章 液压自由活塞发动机新型液压控制回路分析20-34
• 2.1 新型液压控制回路21-24
• 2.1.1 传统液压回路21-23
• 2.1.2 新型液压回路23-24
• 2.2 系统方案特征分析24-25
• 2.3 蓄能器储能特性分析25-33
• 2.3.1 数学模型26-28
• 2.3.2 试验方案28-29
• 2.3.3 结果分析29-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 循环特征参数研究34-55
• 3.1 压缩过程特征参数34-47
• 3.1.1 压缩比34-40
• 3.1.2 运动频率40-47
• 3.2 膨胀过程特征参数47-54
• 3.2.1 定容增压比47-51
• 3.2.2 运动频率51-54
• 3.3 本章小结54-55
• 第4章 新型液压控制回路液压自由活塞发动机系统仿真55-70
• 4.1 系统仿真模型研究55-60
• 4.1.1 数学模型55-56
• 4.1.2 仿真模型56-60
• 4.2 仿真结果及分析60-69
• 4.2.1 泵腔循环特性60-63
• 4.2.2 活塞动力学特性63-67
• 4.2.3 变液压作用距离对活塞运动的影响67-69
• 4.3 本章小结69-70
• 第5章 总结与展望70-72
• 5.1 本文主要结论70-71
• 5.2 论文创新点71
• 5.3 后续工作展望71-72
• 参考文献72-77
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：788381