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1、液壓自由活塞發(fā)動機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究趙振峰、張富軍、黃英、趙長祿、郭峰畢業(yè)于中國機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院、北京理工大學(xué)1.液壓自由活塞發(fā)動機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究2.液壓自由活塞發(fā)動機(jī)的原型開發(fā)。3.實(shí)現(xiàn)樣機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行4.詳細(xì)提出和分析原型活塞發(fā)動機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究。5.對活塞動力學(xué)，燃燒過程和水力特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。6.指示熱效率和平均指示有效壓力已經(jīng)由實(shí)驗(yàn)獲得。關(guān)鍵詞：液壓自由活塞發(fā)動機(jī)、實(shí)驗(yàn)、燃燒過程、活塞動態(tài)液壓自由活塞發(fā)動機(jī)的原型已經(jīng)開發(fā)出來，直接實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換燃料的化學(xué)能到液壓能。在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，為了驗(yàn)證這種發(fā)動機(jī)的特性，活塞動力學(xué)
2、，燃燒過程和水力特性是通過一系列的原型的測試研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大多數(shù)的燃料燃燒中的快速燃燒階段這是由于在壓縮沖程的最后部分的高活塞速度。燃燒的特征是恒定的體積的過程。此外，指示熱效率和在本研究中提出的原型的指示平均有效壓力分別為41％和5.2bar.1.介紹隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，能源危機(jī)和環(huán)境污染已成為世界各地的兩個嚴(yán)重的社會問題。因此，提高燃油價格和嚴(yán)格的環(huán)境立法存在很大的挑戰(zhàn)內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計師。正在投入更多的研究工作進(jìn)入發(fā)動機(jī)技術(shù)，旨在降低發(fā)動機(jī)排放，提高效率。雖然一些研究人員仍然在努力改善和優(yōu)化常規(guī)發(fā)動機(jī)的性能，其
3、他研究人員正在致力于探索和研究更高效的非常規(guī)的引擎。自由活塞發(fā)動機(jī)是一種非常規(guī)的發(fā)動機(jī)具有簡單性和操作靈活性的特點(diǎn)，它從發(fā)動機(jī)的研究人員得出的注意大量。先進(jìn)的微處理器為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)和現(xiàn)代發(fā)動機(jī)技術(shù)，如電子控制燃油噴射和氣門驅(qū)動系統(tǒng)顯著推動這一研究的發(fā)展作為自由活塞發(fā)動機(jī)的改進(jìn)操作控制的結(jié)果，為各種運(yùn)行條件增強(qiáng)優(yōu)化的可能性。自由活塞發(fā)動機(jī)是一種線性''''crankless發(fā)動機(jī)，其中往復(fù)運(yùn)動的活塞與一個線性負(fù)載裝置，如液壓泵或電功率[2-4]直接耦合。自由活塞概念最早是在20世紀(jì)30年代提出的佩斯卡拉，它的成功應(yīng)用
4、是壓縮機(jī)及氣體發(fā)電機(jī)組在20世紀(jì)中葉。對自由活塞發(fā)動機(jī)的歷史背景研究，液壓自由活塞發(fā)動機(jī)和自由活塞發(fā)電機(jī)的優(yōu)勢，可以在參考文獻(xiàn)中找到，在這里作者不會給更多的描述。液壓自由活塞發(fā)動機(jī)集成的內(nèi)部燃燒過程發(fā)動機(jī)和液壓泵。和從燃燒過程中釋放的能量直接轉(zhuǎn)化成液壓能。這種有前途的方法比，因?yàn)樗唵?，它允許更緊湊的結(jié)構(gòu)，減少了摩擦損失，降低維護(hù)成本和更高的操作靈活性傳統(tǒng)技術(shù)的潛在優(yōu)勢。此外，消除曲軸機(jī)甲-anism的導(dǎo)致的可變壓縮比它適合于多種類型的燃料的有價值的特性。在過去的幾十年中，涉及到液壓自由活塞發(fā)動機(jī)的研究已經(jīng)進(jìn)行了由任
5、何研究機(jī)構(gòu)或大學(xué)。這家荷蘭公司伊納斯BV公司開發(fā)出一種單活塞液壓自由活塞發(fā)動機(jī)樣機(jī)，并Achten等。給了一個描述。他們比較了液壓自由活塞式發(fā)動機(jī)與傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的活塞動力學(xué)。周圍上死點(diǎn)（TDC）更高的活塞加速度被重新移植，并在膨脹沖程期間，活塞速度明顯高于在傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)更高。高部分負(fù)荷效率，由于采用PPM（脈沖暫停調(diào)制）控制和高效率的指示進(jìn)行了報道。技術(shù)和赫爾辛基理工大學(xué)坦佩雷大學(xué)前-sented在細(xì)節(jié)的雙活塞液壓自由活塞發(fā)動機(jī)的建模與仿真，配單活塞液壓自由活塞發(fā)動機(jī)相比性能特點(diǎn)。可以發(fā)現(xiàn)，在活塞速度和雙活塞發(fā)動機(jī)的加速
6、是由于較重的活塞組件的低洱比單活塞發(fā)動機(jī)。報告的壓縮比和氣缸明鏡氣體壓力周期到周期的變化。其他研究小組，如鈉周志武汽車和燃料排放實(shí)驗(yàn)室，美國環(huán)保局，F(xiàn)EV發(fā)動機(jī)技術(shù)公司，和豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)，也進(jìn)行了一系列的對液壓自由活塞噸級的研究發(fā)動機(jī)，但只有一小部分的原型已成功地開發(fā)。截至目前為止，已經(jīng)進(jìn)行了研究的很多只專注于性能仿真和液壓自由活塞發(fā)動機(jī)與傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的活塞運(yùn)動軌跡的比較。不對稱的活塞噸運(yùn)動曲線相對于TDC，圍繞TDC更高活塞加速度和更高速度的活塞的膨脹沖程比在壓縮沖程期間被報告為從傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的主要差異。雖然液壓自由
7、活塞發(fā)動機(jī)的特點(diǎn)被一些開發(fā)商簡要討論，很少有研究論文已已發(fā)表的有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究從連續(xù)運(yùn)行寧原型，特別是關(guān)于燃燒過程，這是用的最多的細(xì)節(jié)重要的課題為研究這種發(fā)動機(jī)。本文的目的主要集中在實(shí)驗(yàn)方法研究液壓自由活塞式發(fā)動機(jī)的特性以及施加在燃燒過程中活塞運(yùn)動的親文件的影響進(jìn)行審查和討論。2.液壓自由活塞發(fā)動機(jī)原理這里所研究的液壓自由活塞發(fā)動機(jī)是一種特殊的發(fā)動機(jī)，它結(jié)合所述的內(nèi)燃機(jī)，沒有任何其它機(jī)械系統(tǒng)中的往復(fù)活塞泵。燃料的燃燒能量可以通過剛性的活塞組件被直接轉(zhuǎn)換為液壓能，并在傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)中常見的曲軸銷。顯示了液壓自由活塞發(fā)動機(jī)的工
8、作原理ING。即從現(xiàn)有的這種發(fā)動機(jī)的不同，內(nèi)燃機(jī)部件，其特征在于由一個直流掃氣系統(tǒng)，它提供了一個更好地清除質(zhì)量比循環(huán)清除系統(tǒng)。但是，這也提出了更高的技術(shù)挑戰(zhàn)。排氣閥系統(tǒng)不能像傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的凸輪軸正時，對于活塞移動自如，之間的兩個端點(diǎn)，而往復(fù)運(yùn)動是阻止，開采的氣缸內(nèi)氣體壓力的瞬時平衡旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來驅(qū)動中，液壓力和摩擦力。因此，排氣閥必須進(jìn)行控制及驅(qū)動快
