液压自由活塞发动机——未来的动力之星 被引量：30

1

作者 杨华勇 夏必忠 傅新 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期353-357,共5页

液压自由活塞发动机是近 2 0年发展起来的新型动力 ,是一种有前途的车用特种发动机。本文首先介绍了该发动机的工作原理、结构类型、性能特点 ;其次分析了该发动机物理实现的关键技术问题、应用前景 ;

关键词 液压自由活塞发动机 内燃机 汽车

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液压自由活塞发动机动态特性的仿真研究 被引量：9

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作者 夏必忠 张辉 +2 位作者 段广洪 傅新 杨华勇 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第11期1331-1333,1386,共4页

液压自由活塞发动机(hydrau lic free p iston engine,以下简称HFPE)是将内燃机和液压泵集成为一体,以液体为工作介质实现动力非刚性传输的一种特种发动机。在左、右动力腔的交替驱动下,HFPE的活塞组件在腔体中作往复直线运动,同时泵出... 液压自由活塞发动机(hydrau lic free p iston engine,以下简称HFPE)是将内燃机和液压泵集成为一体,以液体为工作介质实现动力非刚性传输的一种特种发动机。在左、右动力腔的交替驱动下,HFPE的活塞组件在腔体中作往复直线运动,同时泵出液压油驱动负载工作。与曲轴式发动机不同,由于不受曲柄连杆机构的约束,HFPE活塞组件的运动规律完全取决于其本身的质量及所受到的作用力。本文通过建立所研制的HFPE样机各子系统的数学模型,重点研究了HFPE样机的动态特性,以期为系统的结构及控制系统提供理论依据。 展开更多

关键词 自由活塞发动机 液压 动态特性 仿真研究

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液压自由活塞发动机的能量平衡分析 被引量：18

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作者 夏必忠 傅新 杨华勇 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期76-80,共5页

液压自由活塞发动机是将一次动力机—内燃机与二次动力机—液压泵的集成为一体 ,以液体为工作介质 ,利用油液压力能来实现动力非刚性传输的复合发动机。针对稳态运转的液压自由活塞发动机 ,分析了其能量输入、耗散、分配及输出情况 ,给... 液压自由活塞发动机是将一次动力机—内燃机与二次动力机—液压泵的集成为一体 ,以液体为工作介质 ,利用油液压力能来实现动力非刚性传输的复合发动机。针对稳态运转的液压自由活塞发动机 ,分析了其能量输入、耗散、分配及输出情况 ,给出了各能量组分所占的比例 ,并估算了活塞的最大运动速度和负载压力。为HFPE的结构设计、控制和效率提高指明方向。 展开更多

关键词 液压自由活塞发动机 动力传输 能量平衡分析

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液压自由活塞发动机性能模拟的参数化研究 被引量：10

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作者 朱涛 汪洋 +1 位作者 熊仟 张中 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第6期869-875,共7页

液压自由活塞发动机的工作过程是在多过程相互耦合作用下进行,活塞动力学与燃烧、扫气、泵油各过程紧密结合。基于Aemsim建立了一维仿真模型,在分析运动特性和热力学特性的基础上,研究了关键性结构和控制参数对发动机性能的影响。仿真... 液压自由活塞发动机的工作过程是在多过程相互耦合作用下进行,活塞动力学与燃烧、扫气、泵油各过程紧密结合。基于Aemsim建立了一维仿真模型,在分析运动特性和热力学特性的基础上,研究了关键性结构和控制参数对发动机性能的影响。仿真结果表明:由于没有机械约束,自由活塞发动机的活塞行程规律与曲柄发动机存在显著的差异;活塞质量是影响热效率和工作频率的最重要因素,效率和频率随活塞质量的变化趋势相反;由于上止点附近停留时间短和工作行程活塞快速下行,在相同结构和运转条件下最优效率略低于曲柄连杆发动机;放热率和活塞惯量的综合作用决定其热效率,压缩比和喷油时刻对效率的影响不如曲柄发动机显著;活塞行程规律可变,通过行程控制可以显著缩短压缩行程占据的时间。 展开更多

关键词 自由活塞发动机 液压 耦合 动力学 热力学

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液压自由活塞发动机活塞运动规律动态仿真研究 被引量：9

5

作者 刘嘉 黄英 +1 位作者 张付军 赵振峰 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期88-92,共5页

为研究液压自由活塞发动机(HFPE)的活塞运动特性,建立了液压自由活塞发动机动态仿真模型,针对循环供油量、喷油定时、气门正时、压缩压力、负载压力等主要控制变量对活塞运动情况的影响进行了规律性研究。结果表明:各控制变量的变化影... 为研究液压自由活塞发动机(HFPE)的活塞运动特性,建立了液压自由活塞发动机动态仿真模型,针对循环供油量、喷油定时、气门正时、压缩压力、负载压力等主要控制变量对活塞运动情况的影响进行了规律性研究。结果表明:各控制变量的变化影响活塞受力的变化,进而使活塞的下止点位置和压缩比发生变化,并影响发动机的正常运转和性能;循环油量与活塞膨胀行程长度、压缩能量与压缩比均近似呈线性关系;HFPE循环工作是一个多参数耦合和能量重新分配的复杂过程;执行器滞后引入的正时控制误差将是影响控制精度的重要因素。 展开更多

关键词 内燃机 液压自由活塞发动机 运动规律 动态仿真

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液压自由活塞发动机的节能方式研究 被引量：6

6

作者 夏必忠 周华 +2 位作者 傅新 杨华勇 杨开传 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期8-10,14,共4页

液压自由活塞发动机是将内燃机和液压泵集成于一体 ,实现动力非刚性传输的复合发动机。本文从其内部能量转换及外部能量回收两个方面 ,详细地分析和阐明了液压自由活塞发动机各种节能方式和实现途径。以液压挖掘机为例 ,强调液压自由活... 液压自由活塞发动机是将内燃机和液压泵集成于一体 ,实现动力非刚性传输的复合发动机。本文从其内部能量转换及外部能量回收两个方面 ,详细地分析和阐明了液压自由活塞发动机各种节能方式和实现途径。以液压挖掘机为例 ,强调液压自由活塞发动机作为中心液压站 ,结合二次调节及液压变压器技术 ,简单方便地实现群控节能。 展开更多

关键词 液压自由活塞发动机 节能 发动机

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液压自由活塞发动机起动过程的能量分析 被引量：5

7

作者 夏必忠 徐兵 +1 位作者 傅新 杨华勇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期1-3,38,共4页

液压自由活塞发动机的起动系统由起动蓄能器、液压换向阀、位置传感器及控制单元等组成 ,其中作为起动系统能源和油源的起动蓄能器直接关系起动的成败。分析了液压自由活塞发动机起动的前提条件 ,研究了起动过程中混合气的组织和能量的... 液压自由活塞发动机的起动系统由起动蓄能器、液压换向阀、位置传感器及控制单元等组成 ,其中作为起动系统能源和油源的起动蓄能器直接关系起动的成败。分析了液压自由活塞发动机起动的前提条件 ,研究了起动过程中混合气的组织和能量的流动、耗散及传递等 ,并在此基础上给出了选择起动蓄能器的理论依据。 展开更多

关键词 液压自由活塞发动机 起动过程 能量分析 液压蓄能器 起动蓄能器 液压换向阀 位置传感器

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一种新型混合动力系统:液压自由活塞发动机整体推进系统 被引量：14

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作者 赵振峰 赵长禄 张付军 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期773-778,共6页

液压自由活塞发动机整体推进系统集内燃机技术、液压技术、电子控制技术于一体的一种新型混合驱动动力系统,由于其具有体积小、重量轻、高度柔性布置、燃料适应范围广等特点,具有容易实现无级变速、无级转向、制动能回收等功能,是一种... 液压自由活塞发动机整体推进系统集内燃机技术、液压技术、电子控制技术于一体的一种新型混合驱动动力系统,由于其具有体积小、重量轻、高度柔性布置、燃料适应范围广等特点,具有容易实现无级变速、无级转向、制动能回收等功能,是一种有前途的车用混合动力传动装置。本文在介绍液压自由活塞发动机的工作原理、结构特点的基础上详述了液压自由活塞发动机整体推进系统的系统方案、关键技术、应用前景,提出了发展该整体式推进系统的对策。 展开更多

关键词 动力机械工程 液压自由活塞发动机 整体推进系统 混合动力

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液压自由活塞发动机起动过程的实验研究 被引量：4

9

作者 赵阳 徐兵 +2 位作者 杨华勇 夏必忠 周盛 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期424-428,共5页

为研究液压自由活塞发动机(HFPE)的起动性能,对HFPE样机的典型起动方式进行了实验研究.根据HFPE的起动能源和激励方式的不同,给出了恒压阀控、恒压位控、起动蓄能器(SHA)阀控以及SHA位控四种起动方式.测试了恒压起动方式中活塞组件的位... 为研究液压自由活塞发动机(HFPE)的起动性能,对HFPE样机的典型起动方式进行了实验研究.根据HFPE的起动能源和激励方式的不同,给出了恒压阀控、恒压位控、起动蓄能器(SHA)阀控以及SHA位控四种起动方式.测试了恒压起动方式中活塞组件的位移特性、扫气腔压差、动力腔压差以及HFPE泵腔压差这4个起动性能参数随供油压力变化的曲线,分析了SHA方式下上述四个起动性能参数分别和初始蓄能压力的关系.讨论了四种起动方式在激励方式、能量补充方面的差别.结果表明,位控起动的起动性能较阀控方式优良,适宜用于工作功率较高的场合,而阀控方式只能用在一些中低起动频率场合中. 展开更多

关键词 液压自由活塞发动机 起动方式 实验

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液压自由活塞发动机工作过程仿真模型研究 被引量：5

10

作者 吴维 苑士华 +1 位作者 荆崇波 郭凯 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1059-1064,共6页

为建立单活塞液压自由活塞发动机工作过程仿真模型,根据单活塞液压自由活塞发动机的系统特征,基于热力学、液压流体力学和动力学基本理论,给出了单活塞液压自由活塞发动机稳态工况工作过程的数学描述,并对结果进行了试验验证。结果表明... 为建立单活塞液压自由活塞发动机工作过程仿真模型,根据单活塞液压自由活塞发动机的系统特征,基于热力学、液压流体力学和动力学基本理论,给出了单活塞液压自由活塞发动机稳态工况工作过程的数学描述,并对结果进行了试验验证。结果表明:给出的考虑了液压系统构件动态特性影响的单活塞液压自由活塞发动机仿真模型,在活塞动力学特征、气缸气体压力特征和液压腔压力特征上具有较高的仿真精度。模型适合于单活塞液压自由活塞发动机系统参数确定、优化以及系统工作特征的模拟。 展开更多

关键词 流体传动与控制 自由活塞发动机 动态模型 试验研究 液压系统

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液压自由活塞发动机的活塞运动不对称特征研究 被引量：4

11

作者 吴维 苑士华 +1 位作者 胡纪滨 荆崇波 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期810-815,共6页

结合液压自由活塞发动机基本原理,建立了系统分析模型,通过仿真和样机试验结果分析了活塞运动不对称性及其影响因素。研究结果表明:液压自由活塞发动机活塞上止点运动呈现不对称性特征,能量传递特征和活塞受力特征决定了该不对称性是固... 结合液压自由活塞发动机基本原理,建立了系统分析模型,通过仿真和样机试验结果分析了活塞运动不对称性及其影响因素。研究结果表明:液压自由活塞发动机活塞上止点运动呈现不对称性特征,能量传递特征和活塞受力特征决定了该不对称性是固有的。在上止点附近,气体压力对活塞运动状态起决定性作用,活塞压缩过程越快,对应的膨胀过程也越快。配流阀响应对活塞上止点运动状态影响不明显,不同负载压力形成位置主要影响膨胀过程后期。 展开更多

关键词 流体传动与控制 自由活塞发动机 液压 活塞运动 不对称性

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单活塞液压自由活塞发动机活塞振动特性研究 被引量：4

12

作者 荆崇波 吴维 +1 位作者 苑士华 陈智 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期304-308,共5页

研究单活塞液压自由活塞发动机原理样机活塞组件振动特性.建立活塞组件动力学模型,导出了活塞振动方程,研究了活塞的幅频特性并运用相平面法分析了活塞运动的稳定性.活塞组件运动属于单自由度变阻尼、变刚度自振振动.活塞运动频率与振... 研究单活塞液压自由活塞发动机原理样机活塞组件振动特性.建立活塞组件动力学模型,导出了活塞振动方程,研究了活塞的幅频特性并运用相平面法分析了活塞运动的稳定性.活塞组件运动属于单自由度变阻尼、变刚度自振振动.活塞运动频率与振幅间存在单调上升关系且受压缩比的限制,其稳定极限环存在的区域由进气口位置和活塞行程决定,下止点位置位于稳定极限环存在区域是实现自激振动的关键,工作频率可以在零和自激振动频率之间调整. 展开更多

关键词 自由活塞发动机 振动特性 稳定性 液压系统

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双组元液压自由活塞发动机的研究背景与可行性分析 被引量：3

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作者 夏必忠 王学灵 +2 位作者 汪劲松 谢海波 杨华勇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第20期2469-2475,共7页

在对内燃式液压自由活塞发动机和单组元液压自由活塞发动机进行比较分析的基础上,提出了一种新型的液压自由活塞发动机——双组元液压自由活塞发动机。从工作原理、释能方式、结构特点、燃料能量密度、单元功率及应用场合等不同角度,对... 在对内燃式液压自由活塞发动机和单组元液压自由活塞发动机进行比较分析的基础上,提出了一种新型的液压自由活塞发动机——双组元液压自由活塞发动机。从工作原理、释能方式、结构特点、燃料能量密度、单元功率及应用场合等不同角度,对三种液压自由活塞发动机的多种性能进行了比较。探讨了双组元液压自由活塞发动机的点火方式和需解决的关键技术问题,指出双组元液压自由活塞发动机是一种值得深入研究的新型动力机。 展开更多

关键词 液压自由活塞发动机 双组元 工作原理 释能方式

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液压自由活塞发动机液压阀组特性研究 被引量：3

14

作者 荆崇波 吴维 +1 位作者 苑士华 周振华 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1032-1036,共5页

研究液压自由活塞发动机液压阀组动态特性.基于单活塞液压自由活塞发动机活塞运动规律,给出了其液压阀组形式,建立了阀组数学模型,对阀组的稳定性、频率响应、位移时间响应和流量特性进行了分析.结果表明:单活塞液压自由活塞发动机吸排... 研究液压自由活塞发动机液压阀组动态特性.基于单活塞液压自由活塞发动机活塞运动规律,给出了其液压阀组形式,建立了阀组数学模型,对阀组的稳定性、频率响应、位移时间响应和流量特性进行了分析.结果表明:单活塞液压自由活塞发动机吸排油应分别采用反向和正向外流式锥阀;减小阀组的阀芯质量和黏性阻尼系数可减小阀芯运动与活塞运动之间的相位差,提高系统容积效率;排油阀开启过程瞬时开度大且阀芯运动受限位装置影响. 展开更多

关键词 自由活塞发动机 液压 稳定性 频率响应

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液压自由活塞发动机关键技术及未来发展方向 被引量：2

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作者 任好玲 林添良 +1 位作者 谢海波 杨华勇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期833-838,共6页

介绍了液压自由活塞发动机的三种基本结构、工作原理和优点,重点分析了液压自由活塞发动机由于其独特的结构所具有的特性、研制过程中的关键技术、研究难点,以及相应的研究现状,讨论了制约液压自由活塞发动机走向产业化的瓶颈技术,以及... 介绍了液压自由活塞发动机的三种基本结构、工作原理和优点,重点分析了液压自由活塞发动机由于其独特的结构所具有的特性、研制过程中的关键技术、研究难点,以及相应的研究现状,讨论了制约液压自由活塞发动机走向产业化的瓶颈技术,以及为解决这些技术所进行的探索和尝试。推动液压自由活塞发动机的发展可从结构改进、燃料及燃烧技术突破及多学科融合技术等方面进行。 展开更多

关键词 液压自由活塞发动机 振动 流量脉动 压缩比

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对置式液压自由活塞发动机电磁阀动态响应的影响因素分析 被引量：2

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作者 关帅 汪洋 +5 位作者 宋飞宇 汪建才 吴亦宁 李小龙 洪斌 何亚军 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第7期1040-1044,共5页

根据对置式液压自由活塞发动机的需求,开发了大流量快速响应电磁阀,并对其动态响应影响因素进行了研究和分析。利用Ansoft Maxwell建立了电磁阀的三维有限元仿真模型,搭建了电磁阀响应速度实验测量装置,通过仿真数据与实验数据的对比得... 根据对置式液压自由活塞发动机的需求,开发了大流量快速响应电磁阀,并对其动态响应影响因素进行了研究和分析。利用Ansoft Maxwell建立了电磁阀的三维有限元仿真模型,搭建了电磁阀响应速度实验测量装置,通过仿真数据与实验数据的对比得出开启时间最大偏差为0.38 ms,关闭时间最大偏差为0.67 ms,验证了该模型的准确性。仿真结果表明:隔磁垫、铁磁材料、弹簧预紧力是低压电磁阀动态响应的主要影响因素,自由升程对开启响应影响较大,而与关闭响应无关联,运动件质量的影响最小。 展开更多

关键词 对置式 液压自由活塞发动机 电磁阀 动态响应

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基于DSP的液压自由活塞发动机控制器的设计 被引量：3

17

作者 闫红力 徐兵 杨华勇 《机床与液压》 北大核心 2006年第4期115-117,120,共4页

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TI公司TMS320F2812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,... 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TI公司TMS320F2812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。 展开更多

关键词 液压自由活塞发动机 DSP 控制系统

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液压自由活塞发动机能量转换效率研究

18

作者 荆崇波 刘文翠 +1 位作者 吴维 苑士华 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1113-1117,共5页

以提高系统总效率为目标,研究了单活塞式自由活塞柴油液压动力装置的节能途径.分析了系统的能量传递过程,理论计算了能量输入、损失和输出之间的关系,结合试验结果研究了系统各组成部分的节能途径.结果表明:系统最高效率理论值可达38%,... 以提高系统总效率为目标,研究了单活塞式自由活塞柴油液压动力装置的节能途径.分析了系统的能量传递过程,理论计算了能量输入、损失和输出之间的关系,结合试验结果研究了系统各组成部分的节能途径.结果表明:系统最高效率理论值可达38%,样机实测值为27.5%.理论和试验结果都表明系统总效率明显优于内燃机与液压泵的传统组合.系统内燃机部分的指示热效率达到传统内燃机的较优水平.系统液压泵部分泵腔效率的提高通过提高吸排油阀动态响应实现,高压腔和压缩腔循环效率提高通过减小两腔节流损失实现. 展开更多

关键词 自由活塞发动机 液压系统 指示热效率 能量效率

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液压自由活塞发动机的惯性负载与热效率研究

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作者 吕云嵩 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期735-738,共4页

为研究液压自由活塞发动机的惯性负载与热效率，分析了惯性负载对发动机燃烧进程的影响，指出惯性负载对速燃期气缸等容加热起着重要作用，缸内峰值压力通常可达6—9MPa，热能得到充分利用，发动机具有较高的热效率。针对液压自由活塞... 为研究液压自由活塞发动机的惯性负载与热效率，分析了惯性负载对发动机燃烧进程的影响，指出惯性负载对速燃期气缸等容加热起着重要作用，缸内峰值压力通常可达6—9MPa，热能得到充分利用，发动机具有较高的热效率。针对液压自由活塞发动机惯性负载不足的缺陷，提出了机械、液感和机-液3种惯性加载方案。其中，机-液加载综合了机械加载能耗小，液感加载结构紧凑的优点，该方案采用节流阀控制液动机的流量，可实现对惯性负载的动态控制，是1种值得进一步研究的加载方式。 展开更多

关键词 液压自由活塞发动机 惯性负载 热效率

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液压自由活塞发动机活塞运动规律自适应特性的研究 被引量：3

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作者 刘宇 汪洋 +3 位作者 田相龙 耿鹤鸣 甄旭东 胡耀辉 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期86-92,共7页

在一台液压自由活塞发动机(HFPE)样机上进行了活塞运动规率的试验。研究表明:活塞的运动规律对于燃烧相位和累积放热量的变动具有自适应性;随着燃烧相位的提前或累积放热量的增大,活塞换向提前,最大升程和压缩比降低;这种自适应性可有... 在一台液压自由活塞发动机(HFPE)样机上进行了活塞运动规率的试验。研究表明:活塞的运动规律对于燃烧相位和累积放热量的变动具有自适应性;随着燃烧相位的提前或累积放热量的增大,活塞换向提前,最大升程和压缩比降低;这种自适应性可有效避免均质压燃过程中的爆震与后燃现象,保证缸内最高压力、最大放热速率的稳定,减少指示功的损失。 展开更多

关键词 液压自由活塞发动机(hfpe) 活塞运动规律 压缩比 燃烧相位 均质压燃(HCCI)

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