基于DSP的液压自由活塞发动机控制器的设计

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1、《机床与液压》’&&2Y67Y3·==<·基于!"#的液压自由活塞发动机控制器的设计闫红力，徐兵，杨华勇（浙江大学流体传动及控制国家重点实验室，杭州$%&&’(）摘要：介绍了液压自由活塞发动机的特点及其控制系统的组成。分析了液压自由活塞发动机运行和调试的特点及对控制系统的要求，给出了一种基于)*公司)+"$’&,’-%’芯片的液压自由活塞发动机控制器的设计方案，详细说明了系统硬件电路各部分的设计，并给出了软件模块图。关键词：液压自由活塞发动机；!"#；控制系统中图分类号：).%$(//文献标识码：0//文章编号：%&&%1$--%（’&&2）31%%41$!"

2、#$%&’()!*)+,-./)*+$01/""2$#3’&4&%$&"5’&3/’++"/6)#".’&!72506.789:;，<=>;89，506?.@AB789（"CACDEDBFAG7HAC7HB7I,:@;J#7KDH)HA8LM;LL;78A8JN78CH7:，OPDQ;A89=8;RDHL;CB，.A89SP7@$%&&’(，NP;8A）89#3/)03：.BJHA@:;TIHDDU;LC78D89;8D（.,#V）A8J;CLT78CH7:LBLCDMKDHD;8CH7J@TDJ，CPDK7HW;89A8JCDLC;89TPAHATCDH;L

3、C;TL7I.,#VA8JCPDHDX@DLCLI7HCPDT78CH7:LBLCDMKDHDA8A:BSDJY0JDL;987I.,#VT78CH7::DHGALDJ78)*’LJ;9;CA:L;98A:UH7TDLL;89TP;U)+"$’&,’-%’KAL9;RD8Y:"-;’/.#：.BJHA@:;TIHDDU;LC78D89;8D；!;9;CA:L;98A:UH7TDLL;89；N78CH7:LBLCDM!"引言间来回往复运动。活塞组件的动能逐渐增加，直到其液压自由活塞发动机（PBJHA@:;TIHDDU;LC78D8Z动能满足压缩比的要求，点火系统

4、开始点火而完成了9;8D，以下简称.,#V）是将内燃机中的活塞和液压.,#V的起动。此后活塞组件在燃料的能量作用下，泵中的活塞通过杆件直接刚性连接，以液体为工作介在左右极限位置间来回往复运动同时通过单向阀配流质，利用油液的压力能来实现动力非刚性传输的特种向外提供压力油。发动机。.,#V与传统的曲轴式内燃机[液压泵组合动力的液压系统相比，它省去了曲轴式内燃机中将活塞的往复式运动转换为旋转运动的曲柄连杆机构，以及液压泵中将输入的旋转运动转换为往复运动的斜盘机构，因而具有结构简单、功率密度高、燃料范围广和可实现再生制动等优点，适用于频繁起停的大中功率的行走机械。和其

5、它自由活塞发动机一样，.,#V的活塞组件（内燃机活塞和液压泵活塞通过杆件刚性连接）没有任何机械连接，在轴向是完全自由的。要使内燃机正常运行就必须满足下面的条件：合适的压缩比、一定的空燃比、喷油定时、点火定时等，并且.,#V没有飞轮的作用，“缺火”现象非常严重，%Y左燃烧室/’Y左扫气腔/$Y左泵腔/3Y活塞组件/活塞组件在上止点（)!N）和下止点（>!N）时加速4Y右泵腔/2Y右扫气腔/(Y右燃烧室/-Y负载溢流阀度很大，这些都对控制系统提出了非常苛刻的要求。]Y溢流阀/%&Y两位三通换向阀/%%Y三位四通换向阀而原样机所采用的#N数据采集卡的控制方案的控图

6、%/!.,#V系统图制效果不太理想。为此我们采用了高性能的数字信号%Y%/液压自由活塞发动机样机控制系统的组成处理芯片，利用其高速的数字信号处理性能、快速高.,#V的控制系统主要由以下几个部分组成：起精度的0[!及其丰富的外部资源，重新设计了基于动及压力调节模块；补油模块；负载模块；燃料供应!"#的控制器，以满足.,#V对控制系统响应快和高及点火模块；电控单元（VN=）。精度的要求。（%）起动及压力调节模块由三位四通电磁换向#"液压自由活塞发动机控制系统阀、两位三通电磁换向阀、溢流阀组成。.,#V启动本.,#V样机采用了双活塞式的结构，内燃机部过程中，两位三通

7、电磁换向阀的电磁铁得电，系统供分为化油器式汽油机。.,#V样机的系统原理图如图油压力由溢流阀调节。三位四通电磁换向阀两端电磁%所示。由起动系统提供一定压力的压力油，在三位铁交替得电推动活塞作往复振动。当燃烧腔内工质达四通方向阀的控制下，活塞组件开始在左右极限位置到预定压缩比后，点火系统开始工作。此时两位三通·""!·《机床与液压》%FFKDY’D;电磁换向阀电磁铁失电，三位四通电磁换向阀处于中C%IM的NOB和CIM的H8N8B，外部接口CK位数据位。!"#$进入正常工作模式。线和CP位地址线，可外扩CB的N8B。此外还集成（%）补油模块由两个单向阀、两位三通

8、电磁换有CK通道的C%位的8=>，最小