液压自由活塞发动机喷油系统的设计研究

【摘要】液压自由活塞发动机是一种新型内燃机，也是传统内燃机-液压泵组合装置的简化机械结构。这种发动机工作过程中的控制难度较大，因此这种结构对内燃机技术、液压技术、传感器技术和电子控制技术要求比传统内燃机要求高。但随着近几年这些技术的发展和液压自由活塞发动机的诸多优点，使其成为了世界各国研究的热潮。但“自由活塞”的运动控制仍然是液压自由活塞发动机最大的难点。液压自由活塞柴油机燃油喷射系统所控制的燃油喷射规律和喷油时刻是影响“自由活塞”运动规律的关键参数。本文通过调查国内外自由活塞发动机和当前柴油机技术的发展现状，并对比研究了电控单体泵、HEUI-中压共轨和高压共轨三种目前运用比较广泛的柴油供给系统，最终为本样机选定了高压共轨喷射系统。然后介绍了高压共轨系统各部件的工作原理，针对样机试验阶段，设计了高压油泵安驱动方案，并完成喷油器和高压油轨在发动机缸盖的安装设计方案。由于液压自由活塞发动机的工作方式与传统曲轴连杆式发动机不同，需要设计直线往复运动喷油触发装置。本文在提出了位置式触发和位移式触发方式两种方案，通过分析比较之后，选定位置式霍尔触发装置。通过设计合理的传感器位置布置和软件控制，在样机上达到定时喷射的控制目标。在电控单元方面，研究了高压共轨电控单元电源、升压电路、功率驱动和CAN通信等主要模块的硬件电路原理。在MULTISIM软件中完成电控单元的升压电路和喷油器电磁阀的双压驱动等关键模块的电路仿真设计。详细分析了样机工作原理，并结合液压自由活塞发动机样机SIMULINK仿真结果和传统柴油机的可燃混合气形成与燃烧过程，制定了液压自由活塞发动机试验样机的初始喷油控制方案。文章最后，搭建模拟试验台对喷油系统完成位置触发式和位移触发装置两种方案进行对比试验研究，测试所设计喷油系统功能实现情况。完成所设计高压共轨喷油系统在样机台架阶段的安装匹配工作，完成样机与喷油系统的调试试验和液压自由活塞发动机样机ECU与上位机标定软件的通信功能验证。完成液压自由活塞发动机调试试验阶段位置式喷油触发的信号采集和分析。验证了所设计样机喷油系统能够达到预期喷油控制目标。
【作者】李俭康；
【导师】袁兆成；
【作者基本信息】吉林大学，动力工程，2014，硕士
【关键词】液压自由活塞；柴油机；高压共轨系统；电路仿真设计；

【参考文献】
[1]邢永亮.H公司水轮发电机定制项目进度管理研究[D].吉林大学,工业工程,2013,硕士.
[2]倪文玲.我国银行多元化经营与绩效关系研究[D].南京财经大学,会计学,2011,硕士.
[3]仇亮.郑东新区地税网络发票推广管理调查报告[D].郑州大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[4]高岩.色素增感薄膜太阳能电池电极研究[D].大连工业大学,材料学,2008,硕士.
[5]孙静阳.结、直肠癌P53、C-erbB-2、Pgp蛋白表达的临床意义[D].大连医科大学,病理学与病理生理学,2012,硕士.
[6]史志伟,韩敏.ESN岭回归学习算法及混沌时间序列预测[J].控制与决策,2007,03:258-261+267.
[7]张志刚.一汽在线门户网站建设研究[D].吉林大学,软件工程,2004,硕士.
[8]华国英.我国法院独立审判权监督机制研究[D].河北师范大学,政治学理论,2012,硕士.
[9]徐宇鹏.LabVIEW及MATLAB对USB工业相机控制与采集的实现[D].浙江大学,光学工程,2014,硕士.
[10]高铭泽.中国新能源汽车产业研究[D].吉林大学,产业经济学,2013,硕士.
[11]洪博.按新旧规范设计的RC框架结构基于IDA的抗震研究[D].江苏科技大学,结构工程,2013,硕士.
[12]李兴芳.房地产投资项目财务评价研究[D].北京建筑大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[13]刘爱民.重庆市主城区商品住宅市场定位分析及实证研究[D].重庆大学,2002.
[14]司芗.TTI介质弹性波反射透射特征研究[D].中国石油大学（华东）,固体地球物理,2012,硕士.
[15]陈城,黄辉,王金保,王鑫.开关电源PCB电磁兼容特性的仿真分析及其改进[J].电源学报,2014,02:20-26.
[16]王震.风险预警系统在西部工程项目中的应用研究[D].山东大学,结构工程,2013,硕士.
[17]吕娟.论美国主导下的跨太平洋伙伴关系协定及其对中国的影响[D].南京大学,国际关系,2013,硕士.
[18]任航.新立城水库底泥及周边土壤有机无机复合体对磷的吸附特性研究[D].吉林农业大学,环境工程,2012,硕士.
[19]李智超.书面输出对高中生定语从句学习影响的实证研究[D].河北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[20]李佳佳.一种基于BPEL的自适应工作流管理框架的设计与实现[D].扬州大学,计算机软件与理论,2011,硕士.
[21]彭玮.基于随机游走模型的蛋白质网络研究[D].中南大学,计算机科学与技术,2013,博士.
[22]高慧.我国影子银行监管法律问题研究[D].山西财经大学,经济法,2014,硕士.
[23]陈晔.西藏泽当地区铜多金属矿床遥感异常信息提取及有利成矿区预测研究[D].成都理工大学,自然地理学,2013,硕士.
[24]王威.我国新媒体艺术的流变与未来展望的思考[D].吉林大学,设计艺术学,2013,硕士.
[25]王国栋.波浪能能量转换效率测试平台的控制与数据采集分析系统[D].天津理工大学,机械电子工程,2013,硕士.
[26]王宗胜,梁朝晖.批发和零售业发展与经济增长关系的实证分析[J].统计与决策,2014,21:144-146.
[27]王丽萍.我国监狱服刑人员权益保障制度研究[D].河北师范大学,马克思主义理论与思想政治教育,2012,硕士.
[28]周金蕊.国立中央大学物理系发展之初步研究（1927-1949）[D].首都师范大学,科学技术史,2013,硕士.
[29]聂财香.基于无线多媒体传感器网络图像压缩技术的研究[D].长安大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[30]王荣辉.基于C/S结构的企业信息管理系统的研究与应用[D].合肥工业大学,材料加工工程,2004,硕士.
[31]王文龙.判别铝合金等四种合金质量缺陷的原位分析方法研究[D].北京有色金属研究总院,分析化学,2013,硕士.
[32]王艳.特殊体质受害人损害赔偿制度探究[D].湖南师范大学,民商法学,2014,硕士.
[33]马晓乾.别样的爱恋—帕慕克的爱情书写研究[D].兰州大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.
[34]王硕.我国电力行业上市公司资本结构与公司绩效相关性的实证研究[D].北京化工大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[35]钟伟军.地方政府在社会管理中的“不出事”逻辑:一个分析框架[J].浙江社会科学,2011,09:36-41+157.
[36]靳风荣,郑雪峰.Web日志挖掘的预处理过程及算法[J].微型电脑应用,2004,06:44-45+55-6.
[37]陈志蓉.体验·表现·拯救——论王安忆小说的生命意识[D].安徽大学,中国现当代文学,2004,硕士.
[38]王殿辉,柴天佑.基于ANN模型的非线性自校正预测控制器[J].自动化学报,1997,03:110-113.
[39]李霓.基于Flex平台的企业能效管理系统的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[40]杜玉娇.煤层注水防突的微观作用机理初步研究[D].辽宁工程技术大学,安全技术及工程,2012,硕士.
[41]杨升.NaC1胁迫下不同种源沙枣幼苗耐盐性差异生理机制研究[D].中国林业科学研究院,林木遗传育种,2014,博士.
[42]张娟,陈杰,蔡涛.基于多面体方法的时变约束系统控制算法[J].控制与决策,2005,05:598-600.
[43]熊泽文.第30届伦敦奥运会女排得失分因素的比较分析[D].西南大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[44]胡滢.微博环境下高校突发事件的防治对策研究[D].湖南师范大学,政治学理论,2014,硕士.
[45]唐应辉,刘晓云.修理工带休假的单部件可修系统的可靠性分析[J].自动化学报,2004,03:466-470.
[46]刘源.ZX银行信用卡营销战略研究[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[47]张勇.稀疏裂隙岩体三维饱和水流—传热及热应力半解析计算方法研究与应用[D].北京交通大学,2014.
[48]张玉林,仲伟俊,梅姝娥.一类表内多概念间多层次关联规则挖掘算法及应用[J].计算机工程与应用,2001,14:91-92+102.
[49]刘斌强.考虑P-Δ效应的大震下RC框架结构抗整体倒塌能力评估及残余侧移分析[D].兰州理工大学,结构工程,2013,硕士.
[50]商丽华.《华龙网新闻》（2013年上半年）翻译项目报告[D].四川外国语大学,翻译（专业学位）,2014,硕士.