液压活塞发动机缓冲机构仿真研究

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1、2014年8月机床与液压Aug．2014第42卷第15期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．42NO．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．15．042液压活塞发动机缓冲机构仿真研究王辉，张超(中国民航大学航空工程学院，天津300300)摘要：简要介绍了液压活塞发动机的工作原理；为使单活塞式液压发动机在下止点能够平稳停止，提出了在压缩腔未端安装可控式液压阻尼器的解决方案。利用MATLAB建立整机模型，并进行了模拟仿真。仿真结果表明了该方案的可行性，可为液压发动机的研制工作提供指导。关

2、键词：液压发动机；仿真；可控式液压阻尼器中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)15—166—4SimulationStudyofBuferingDeviceforHydraulicPistonEngineWANGHUi．ZHANGChao(CollegeofAeronauticalEngineering，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China)Abstract：Theworkingprincipleofhydraulicpistion

3、enginewasbrieflyintroduced．Tosolvetheproblemofthepistonstoppingsteadilyatthebottomdeadcentre，anewprojectthatfixinghydraulicbufferatthebottomofthecompresscavitywaspresented．TheenginemodelwasestablishedandsimulatedbasedonMATLAB．Thesimulationresultsindicatethattheprojeeti

4、svaluableItcallpro—videguidanceforthestudyofthehydraulicengine．Keywords：Hydraulicengine；Simulation；Adjustablehydraulicbuffer单活塞式液压发动机具有许多的优越性能，近年喷人燃料并燃烧推动活塞向右运动。膨胀阶段：燃料来在国内外得到了广泛研究。单活塞式液压发动机与燃烧后的高温高压气体推动活塞20向右运动，活塞传统发动机相比取消了曲柄连杆机构，使活塞的运动21将吸入的液压油加压并对外输出，同时活塞22将更“自由”；压缩

5、比可变，能够最大限度地将燃料内液压油推回到蓄能器，在膨胀冲程末期利用阻尼器的能转化为热能；能量的输出方式为液压能，减少了机缓冲作用，实现活塞的停止，完成一个工作循环。械振动；运动频率可调，实现了发动机输出功率的可控。如果运动的活塞在膨胀冲程末期不能实现下止点精确快速定位，就会引起液压冲击现象，这不仅影响发动机下一做功行程的实现，还会影响到发动机的使用寿命。针对此问题，提出了通过控制喷油量以及在压缩腔末端安装可控式液压阻尼器的解决方法，利用MATLAB仿真软件建立整机模型，最后对该方1一气缸2一商压腔卜泵腔4一压缩腔5一压缩蓄能器6～

6、高压案进行了模拟仿真，仿真结果表明：该方案可为液压蓄能器7_低压蓄能器8一阻尼器9、10、11、l7一单向阀l2一排气门l3一排气门控制阀l4一进气门l5、16一回位阀18一喷油器发动机的研发与设计提供参考依据。l9～频率控制阀2O一动力活塞2l一泵活塞22一压缩活塞1液压活塞发动机工作原理图1液压发动机系统原理图单活塞式液压发动机结构如图1所示，结构简2发动机模型建立单，活塞无侧压力，流量易于实现PPM方式控制。发动机模型的建立主要包括气缸燃烧压力模型、液压发动机是将传统内燃机与液压泵集成于一体的一液压模型、活塞运动模型、阻尼器模

7、型四部分。种新型特种发动机。压缩阶段：压缩蓄能器开启，进根据研究工作的重点，在模型建立时做如下适当入压缩腔的液压油推动活塞22向左运动，使泵腔形的假设和简化：成一定真空度，低压端的液压油通过单向阀l0进入(1)同一时刻气缸内各点处的工质压力、温度、泵腔完成吸油，同时活塞21将高压腔的高压油输出燃烧状况相同。给高压蓄能器，活塞20运动到上止点附近时喷油器收稿日期：2013—06—17作者简介：王辉(1966一)，男，博士，教授，主要研究方向为流体传动及控制、系统模拟及仿真。E—mail：hwm一23@163．corn。第l5期王辉等：

8、液压活塞发动机缓冲机构仿真研究·167·(2)以单韦伯燃烧函数代替实际燃烧放热状况，mR=p+(6)忽略进排气对气缸的影响。(3)假定活塞与缸筒、活塞杆与导套之间泄漏由式(5)和式(6)得：为0。生dt：Rdt+R(7)。’dt(4)