本文關鍵詞：液壓自由活塞發(fā)動機活塞循環(huán)運動特性研究

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【摘要】：與傳統(tǒng)二沖程曲柄連桿內燃機活塞運動相比，液壓自由活塞發(fā)動機（HFPE）活塞運動無解析表達、無固定運動軌跡、無固定極限位置，造成系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定性變差、功率密度和能量轉換效率低于預期，系統(tǒng)控制的魯棒性不足。液壓自由活塞發(fā)動機的活塞運動特性對其整體性能有重要影響，掌握活塞運動變化規(guī)律，將為系統(tǒng)性能的提升找到優(yōu)化方向。 論文首先對影響液壓自由活塞發(fā)動機活塞運動規(guī)律的液壓部件特征進行了研究。針對液壓自由活塞發(fā)動機泵腔傳統(tǒng)液壓控制回路供油裝置復雜的問題，提出了新型液壓控制回路。通過仿真與試驗，對液壓控制回路中的蓄能器儲能特性進行了研究，指出在低頻充放油條件下，，蓄能器能量損失包括熱損失和液壓損失兩項，其中熱效率約為92%，液壓效率約為98%；在高頻充放油條件下，蓄能器能量損失主要體現在液壓損失上，液壓效率約為34%，熱效率約100%。 在明確液壓自由活塞發(fā)動機液壓系統(tǒng)特征的基礎上，對活塞運動的壓縮-膨脹循環(huán)特征參數變化進行了研究�；谛钅芷鳉怏w的壓縮-膨脹變化特性，給出了系統(tǒng)特征參數與蓄能器參數間的變化關系。通過調節(jié)蓄能器壓縮比1~3的變化可實現系統(tǒng)壓縮比5~30的變化，指出基于不同燃料的使用特性及其對不同壓縮比的需求，進行系統(tǒng)與蓄能器間的參數優(yōu)化，是實現改善系統(tǒng)性能的有效途徑之一。給出了活塞運動頻率的解析表達，指出蓄能器參數以及系統(tǒng)結構參數共同構成頻率的影響因素。在活塞運動的膨脹行程，解析計算與分析了耦合缸內氣體燃燒放熱因素后活塞運動頻率的變化特性，指出在燃燒釋放能一定時，燃燒速度對頻率有很大影響，可以通過改善燃燒方式來調整頻率特性。 建立了液壓自由活塞發(fā)動機新型液壓控制回路機-液耦合仿真模型。通過仿真計算對系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的運行特性進行了研究。研究結果表明，相對傳統(tǒng)液壓循環(huán)結構，系統(tǒng)總效率提高了0.63%。由于液壓系統(tǒng)響應延遲造成的液壓損失降低了96.9%。為進一步研究活塞運動的控制特性提供了理論支撐。
【關鍵詞】：自由活塞 活塞運動特性 液壓控制回路
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK401
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外研究現狀11-19
• 1.2.1 液壓自由活塞發(fā)動機系統(tǒng)研究與發(fā)展11-12
• 1.2.2 可控性研究12-15
• 1.2.3 循環(huán)特性15-17
• 1.2.4 能量存儲特性17-19
• 1.3 主要研究內容19-20
• 第2章 液壓自由活塞發(fā)動機新型液壓控制回路分析20-34
• 2.1 新型液壓控制回路21-24
• 2.1.1 傳統(tǒng)液壓回路21-23
• 2.1.2 新型液壓回路23-24
• 2.2 系統(tǒng)方案特征分析24-25
• 2.3 蓄能器儲能特性分析25-33
• 2.3.1 數學模型26-28
• 2.3.2 試驗方案28-29
• 2.3.3 結果分析29-33
• 2.4 本章小結33-34
• 第3章 循環(huán)特征參數研究34-55
• 3.1 壓縮過程特征參數34-47
• 3.1.1 壓縮比34-40
• 3.1.2 運動頻率40-47
• 3.2 膨脹過程特征參數47-54
• 3.2.1 定容增壓比47-51
• 3.2.2 運動頻率51-54
• 3.3 本章小結54-55
• 第4章 新型液壓控制回路液壓自由活塞發(fā)動機系統(tǒng)仿真55-70
• 4.1 系統(tǒng)仿真模型研究55-60
• 4.1.1 數學模型55-56
• 4.1.2 仿真模型56-60
• 4.2 仿真結果及分析60-69
• 4.2.1 泵腔循環(huán)特性60-63
• 4.2.2 活塞動力學特性63-67
• 4.2.3 變液壓作用距離對活塞運動的影響67-69
• 4.3 本章小結69-70
• 第5章 總結與展望70-72
• 5.1 本文主要結論70-71
• 5.2 論文創(chuàng)新點71
• 5.3 后續(xù)工作展望71-72
• 參考文獻72-77
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單77-78
• 致謝78

【參考文獻】

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本文編號：788381