在能源危机和环境污染问题日益严峻的情况下, 各种新型动力装置受到了业内人士的普遍关注。液压自由活塞发动机以其结构紧凑、零部件少和能量传递链短等优势, 在当今车辆发动机小型化和高效、低排放的发展趋势下, 具有广阔的应用前景。它将活塞式内燃机与柱塞式液压泵耦合为一体, 通过往复直线运动的活塞组件实现燃料的热能直接到液压能的输出, 可以实现发动机与车辆运转状态的解耦, 有利于车辆在面工况范围内获得较高的效率。由于该发动机的活塞不受机械约束而处于自由 状态, 导致其工作原理与传统往复活塞发动机存在很大不同。
本书从理论分析和试验验证角度详细研究了液压自由活塞发动机的工作原理、设计方法、动态特性等内容, 针对液压自由活塞发动机运行参数对循环稳定性的影响机理、自由活塞缸内燃烧特性、控制策略、试验测试以及应用方案等方面开展了理论与机理研究, 从动力学、热力学、流体力学、控制理论等多学科, 进行了全方位的分析, 为其应用推广奠定了理论基础。
本书由北京理工大学赵振峰副教授主持编著。全书共十一章, 其中第1 章、第4 章至第6 章、第10 章至第11 章由赵振峰副教授撰写, 第2章至第3 章由张付军教授撰写, 第8 章至第9 章由赵长禄教授撰写, 第7章由吴维副教授撰写, 全书由赵振峰副教授拟定编写大纲与统稿。在本书的撰写过程中, 得到了苑士华教授、黄英教授、荆崇波副教授的大力支持和帮助, 在此表示感谢!
刘嘉博士、郭锋博士、张栓录博士、陈宇硕士、何媚硕士、陈娟硕士、葛淑娟硕士、王蕾博士、冯熠硕硕士等研究生参与了本书部分章节
相关内容的研究, 在此表示感谢!
本书是在大量的科研和教学活动基础上总结形成的, 可作为本专业研究生教学参考书, 也可以作为从事新型动力装置科研技术人员的参考书, 尤其可以为专门从事自由活塞类型发动机的技术人员、研发人员提供参考。
由于时间仓促, 作者学识有限, 书中不妥之处在所难免, 恳请读者提出宝贵意见, 以利改进。
目 录
第1 章 液压自由活塞发动机概述
1. 1 引言
1. 2 液压自由活塞发动机概述
1. 3 液压自由活塞发动机的发展历程
1. 4 液压自由活塞发动机国内外研究现状
1. 5 液压自由活塞发动机工作特性和缸内过程研究进展
1. 6 液压自由活塞发动机研究工作存在的主要问题
1. 7 液压自由活塞发动机未来发展趋势
第2 章 液压自由活塞发动机工作原理及热力学基础
2. 1 工作原理与系统概述
2. 2 热力循环及热效率分析
2. 3 热力学第二定律分析
第3 章 液压自由活塞发动机基于能量的参数化设计方法
3. 1 基于能量法的参数化设计方法概述
3. 2 参数匹配规律研究
第4 章 液压自由活塞发动机建模与动态特性
4. 1 仿真模型的建立
4. 2 动态仿真结果及分析
4. 3 活塞运动规律研究
4. 4 发动机运动特性分析
4. 5 活塞运动规律的控制策略研究
第5 章 液压自由活塞发动机缸内气流及换气特性
5. 1 缸内气流数值模拟理论
5. 2 缸内气流仿真建模
5. 3 液压自由活塞发动机缸内气体流动数值仿真分析
5. 4 换气系统工作原理
5. 5 换气过程数值模拟计算
5. 6 换气过程数值分析结果
5. 6. 1 扫气压力的影响
第6 章 液压自由活塞发动机燃烧特性
6. 1 燃烧放热规律的研究方法
6. 2 示功图分析
6. 3 发动机放热规律研究
6. 4 基于支持向量机的预测燃烧放热率模型
6. 5 影响放热率的相关参数循环波动性研究
6. 6 负载响应特性对燃烧过程的影响
第7 章 液压自由活塞发动机液压阀组特性
7. 1 液压阀组功能分析
7. 2 系统配流阀工作特性
7. 3 系统频率控制阀工作特性
7. 4 液压自由活塞发动机频率控制阀工作特性研究
第8 章 液压自由活塞发动机控制策略
8. 1 发动机对控制系统的要求
8. 2 控制系统总体方案
8. 3 控制策略设计
第9 章 液压自由活塞发动机的稳定性研究
9. 1 液压自由活塞发动机非线性振动分析
9. 2 液压自由活塞发动机非线性模型的解析解
9. 3 稳定性判据及评价指标
9. 4 液压自由活塞发动机稳定性控制方法研究
第10 章 液压自由活塞发动机试验
10. 1 样机试验系统简介
10. 2 起动过程试验研究
10. 3 活塞运动特性试验研究
10. 4 频率控制特性试验研究
10. 5 参数影响规律试验研究
10. 6 液压自由活塞发动机低频运行试验
10. 7 液压自由活塞发动机试验性能指标计算
第11 章 液压自由活塞发动机应用
11. 1 液压自由活塞发动机整体推进系统设计
11. 2 液压自由活塞发动机整体推进系统关键部件参数选型
11. 3 整车模型
11. 4 整车控制策略
参考文献
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