对置式液压自由活塞发动机活塞液力控制策略.pdf

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1、第47卷第3期天津大学学报(自然科学与工程技术版)Vl01．47NO．32014年3月JournalofTianjinUniversity(ScienceandTechnology)Mat．2014DOI：10．11784／tdxbz201207022对置式液压自由活塞发动机活塞液力控制策略汪洋，宋飞宇，陶成军，李小龙，洪斌，何亚军(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072)摘要：利用Matlab／Simulink软件耦合Amesim软件建立了对置式液压自由活塞发动机(OPHFPE)联合仿真模型．针对OPHFPE在工作过程中的不稳定性，提出了基于活塞

2、位移、速度以及高压油压力的PI反馈控制与预测发动机运转状态的前馈控制相结合的活塞液力控制策略．仿真研究表明：在活塞液力控制策略的调节下，OPHFPE系统可以连续稳定运行，具有良好的鲁棒性．关键词：对置式；液压自由活塞；联合仿真；活塞液力控制策略中图分类号：TH137．5文献标志码：A文章编号：0493—2137(2014)03—0224．07PistonHydraulicsControlStrategyforOpposed—PistonHydraulicFreePistonEngineWangYang，SongFeiyu，TaoChengjun，LiXiaolo

3、ng，HongBin，HeYajun(StateKeyLaboratoryofEngines，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Aunitedsimulationmodeloftheopposed-pistonhydraulicfreepistonengine(OPHFPE)wasestablishedwithAmesimandMatlab／Simulinksoftwares．CombiningthePIfeedbackcontrolbasedonOilpressure．pistondis—placem

4、entandvelocitywithfeedforwardcontrolthatpredictstheengineSworkingstate，apistonhydraulicscontrolstrategywasproposedtorealizetheOPHFPEworkingstability．Simulationresultsshowthatthestrategycanguaran—teesteadyandcontinuousworkingcyclesandgoodrobustnessoftheOPHFPE．Keywords：opposed·piston；h

5、ydraulicfreepiston；unitedsimulation；pistonhydraulicscontrolstrategy液压自由活塞发动机(hydraulicfreepistonen—根据活塞布置方式及燃烧室数目，HFPE可分为gine，HFPE)无曲柄连杆，能量以液压能输出，具有结3种基本类型：单活塞式，双活塞式和对置式[引．对构简单、压缩比灵活可变、活塞无侧向力等优势，但置式具有工作过程中发动机质心固定、无往复惯性由于无曲柄连杆的约束，HFPE活塞运动的上下止点力、扫气效率高等优点口]．国内外研究主要以单活不确定，工作循环不稳定，容易导致失火现

6、象¨J．塞和双活塞为主L5J，对置式液压自由活塞发动机故及时捕捉发动机运行过程中的扰动，合理地补偿活(opposed—pistonHFPE，OPHFPE)的研究主要以日本塞运动，是HFPE实现稳定运行的必要条件．HFPE丰桥工业大学为代表⋯．的活塞运动规律的控制方法，可以分为燃烧过程控制笔者针对OPHFPE工作循环不稳定的问题，对和活塞液力控制．其中燃烧过程控制——稀燃方式活塞液力控制的控制算法进行了研究．以Amesim搭可以采用油量控制和燃烧相位(喷油相位、点火相位)建发动机模型，Matlab／Simulink搭建其控制算法，二控制；当量比燃烧方式可采用量调节

7、来实现．通常情者进行联合仿真．通过联合仿真，笔者提出一种适用况发动机只采用一种燃烧方式，相比之下活塞液力控于OPHFPE的活塞液力控制策略，并通过联合仿真制则有广泛的适应性，可适用当量比和非当量比燃烧验证该策略的可行性，获取关键性控制参数的选用方式．原则．收稿日期：2012．07．07；修回日期：2012．08．28．基金项目：国家自然科学基金资助项目(51176137)．作者简介：汪洋(1966__)，男，教授，wang_yang@tju．edu．cn．通讯作者：宋飞宇，412144904@qq．com．2014年3月汪洋等：对置式液压自由活塞发动机活塞液力控

8、制策略制主要由高压电磁阀