基于准比例谐振控制的自由活塞内燃直线发电机发电策略 被引量：1

1

作者 鲁述豪 肖进 +3 位作者 张宸 程莹东 王金龙 黄震 《内燃机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期100-108,共9页

针对自由活塞内燃直线发电机稳定运行时产生的三相感应电动势难以直接应用到负载或动力电池的问题,提出了基于电压外环比例积分(proportion integration,PI)、电流内环准比例谐振(quasi proportional resonance,QPR)的双闭环交流/直流(a... 针对自由活塞内燃直线发电机稳定运行时产生的三相感应电动势难以直接应用到负载或动力电池的问题,提出了基于电压外环比例积分(proportion integration,PI)、电流内环准比例谐振(quasi proportional resonance,QPR)的双闭环交流/直流(alternating current/direct current,AC/DC)控制策略加上基于PI的双向直流/直流(direct current/direct current,DC/DC)控制策略,将直线发电机产生的三相感应电动势转换为稳定可控的直流电压。首先根据双闭环AC/DC控制策略生成控制三相电压源型整流器开关管通断的信号,将三相感应电动势整流为波动较小的直流电压,然后通过双向DC/DC控制策略将波动的直流电压转换为稳定可控的电压,最后在MATLAB/Simulink环境下搭建了相应的控制模型进行验证。仿真结果表明,双闭环AC/DC控制策略中电流内环采用QPR控制相比于PI和比例谐振(proportional resonance,PR)控制直流侧电压具有更快的响应速度和更小的电压纹波,可以在0.3 s稳定在400 V,电压纹波为48.9 V。在加入DC/DC转换器后直流侧电压可以在0.2 s稳定在300 V。 展开更多

关键词 自由活塞内燃直线发电机 准比例谐振控制 空间矢量脉宽调制 电压控制

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基于预测算法的自由活塞内燃直线发电机高效控制策略 被引量：2

2

作者 李征 邱书恒 +2 位作者 陈飞雪 张驰 肖世德 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第S01期43-49,共7页

自由活塞内燃直线发电机具有燃料适应范围广、机械摩擦损耗小、压缩比可调等多种优势。但由于活塞运动轨迹受多重因素影响,运行工况极其复杂,系统输出功率和发电效率难以有效提升。该文以自由活塞内燃直线发电机为研究对象,提出一种基... 自由活塞内燃直线发电机具有燃料适应范围广、机械摩擦损耗小、压缩比可调等多种优势。但由于活塞运动轨迹受多重因素影响,运行工况极其复杂,系统输出功率和发电效率难以有效提升。该文以自由活塞内燃直线发电机为研究对象,提出一种基于预测算法的高效控制策略。通过预测算法计算系统预期的瞬时功率,利用空间矢量脉宽调制施加准确的电压矢量,进而减少系统的功率损耗,提高发电效率。相较于传统的直接功率控制,该策略针对自由活塞内燃直线发电机高频时变的发电特性,一方面克服了因脉宽调制开关信号延迟问题导致的效率损失,另一方面减少了因开关频率不固定而产生的噪声和损耗。搭建了基于Matlab/Simulink的控制系统模型,并在自由活塞内燃直线发电机的工况下对两种算法进行仿真对比,结果显示,该策略提升了系统的输出功率和效率,验证了控制策略的先进性。 展开更多

关键词 自由活塞 直线发电机 预测算法 功率控制

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基于人工神经网络的自由活塞膨胀机-直线发电机输出性能敏感性分析

3

作者 梅轩彰 钟建琳 +1 位作者 彭宝营 张天虎 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第11期62-70,共9页

为了优化用于余热回收的自由活塞膨胀机–直线发电机的输出性能,提出了一种基于人工神经网络预测的方法。以输出性能为指标,对进气压力、进气温度、进气持续时间、膨胀持续时间和排气持续时间这5个输入参数进行敏感性分析,并利用正交试... 为了优化用于余热回收的自由活塞膨胀机–直线发电机的输出性能,提出了一种基于人工神经网络预测的方法。以输出性能为指标,对进气压力、进气温度、进气持续时间、膨胀持续时间和排气持续时间这5个输入参数进行敏感性分析,并利用正交试验的极差分析结果进行对比验证。研究表明,输入因素影响程度由大到小分别为进气压力、进气温度、进气持续时间、膨胀持续时间、排气持续时间;最佳的输入因素参数配置为,进气压力0.3 MPa,进气持续时间40 ms,膨胀持续时间70 ms,排气持续时间70 ms和进气温度30℃,峰值输出电压可达8.96 V,峰值输出功率可达33.74 W。该方法适用于研究参数的敏感性,可为后续的参数优化与系统改进工作提供有价值的参考依据。 展开更多

关键词 余热回收 自由活塞膨胀机-直线发电机 输出性能 人工神经网络 正交试验 参数敏感性

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直线发电机的方案设计——自由活塞式内燃直线发电机研究进展(二) 被引量：8

4

作者 周志宏 《石油机械》 北大核心 2003年第11期62-64,共3页

自由活塞式内燃直线发电机是近年来正在研究的发电机种类 ,具有结构简单、效率高和单位质量功率大等特点。介绍了感应发电机、永磁直线发电机和同步磁阻直线发电机的结构及特点 ,这些种类的发电机应力都较低 ,不会对设计产生多大影响。... 自由活塞式内燃直线发电机是近年来正在研究的发电机种类 ,具有结构简单、效率高和单位质量功率大等特点。介绍了感应发电机、永磁直线发电机和同步磁阻直线发电机的结构及特点 ,这些种类的发电机应力都较低 ,不会对设计产生多大影响。对方案影响较大的是发电机的效率、功率因数和比功率。 3种类型直线发电机中 ,永磁直线发电机综合性能最好 ,其中的扁平式永磁直线发电机性能最佳 ,是自由活塞式内燃发电机组的最佳选择。 展开更多

关键词 直线发电机 自由活塞式内燃直线发电机 功率因数 定子线圈 综合性能

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内燃约束活塞-直线发电机运行机理研究

5

作者 周雨 赵博 +1 位作者 张铁柱 杨彬彬 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第12期296-302,共7页

针对传统车用余热回收系统中能量传递链条长,机电能量转换效率低下的问题,这里提出一种内燃约束活塞发电系统,该系统取消了传统的旋转式发电机转而采用直线发电机与活塞、曲轴直接连接的方式,大大缩短了能量传递链条。在此系统的基础上... 针对传统车用余热回收系统中能量传递链条长,机电能量转换效率低下的问题,这里提出一种内燃约束活塞发电系统,该系统取消了传统的旋转式发电机转而采用直线发电机与活塞、曲轴直接连接的方式,大大缩短了能量传递链条。在此系统的基础上研究设计了一款适用于该系统的圆筒型永磁直线发电机,对处在变速往复周期运动状态下的圆筒型永磁直线发电机发电运行机理进行了研究,并对其空载及负载工况展开分析。首先,结合发动机系统的活塞运动规律,推导了变速往复周期下的直线电机空载电动势表达式,并以此优化直线电机的结构设计。其次,根据电磁计算搭建电机的有限元模型分析其空载工况,并通过有限元仿真结果对公式推算进行验证。最后,研究了电机按正弦规律往复运动时负载工况下的功率、损耗和效率表现,结果符合设计要求验证了其合理性,为内燃约束活塞-直线发电机系统的设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 内燃约束活塞发电系统 圆筒型永磁直线发电机 正弦往复运动

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HCCI自由活塞式内燃机运行参数设计——自由活塞式内燃直线发电机研究进展(一) 被引量：6

6

作者 周志宏 《石油机械》 北大核心 2003年第10期62-64,69,共4页

HCCI自由活塞式内燃直线发电机是近年来正在研究的发电机的一种类型 ,它具有结构简单、效率高、功率大、质量轻、有害气体低排放和可使用多种燃料等特点 ,应用前景包括洁净汽车、野外作业、移动设备等方面。介绍了HCCI自由活塞式内燃直... HCCI自由活塞式内燃直线发电机是近年来正在研究的发电机的一种类型 ,它具有结构简单、效率高、功率大、质量轻、有害气体低排放和可使用多种燃料等特点 ,应用前景包括洁净汽车、野外作业、移动设备等方面。介绍了HCCI自由活塞式内燃直线发电机的结构、基本原理和特点 ,以及HCCI自由活塞式内燃机的设计方法与二冲程发动机清扫过程的数值模拟方法。 展开更多

关键词 自由活塞式内燃机 运行参数 设计 直线发电机 研究进展 均匀注入压缩点火

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自由活塞式内燃直线发电机的燃烧性能研究 被引量：5

7

作者 曾德全 郭帅 +3 位作者 张驰 赵飞 孙鹏 毛莲莲 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期20-26,共7页

对一台二冲程汽油自由活塞式内燃直线发电机(FPLG)的活塞动态特性、缸内压强、缸内温度和NO_x排放进行了数值分析。针对FPLG特点,具体分析了其NO_x污染物的来源及形成机理。借助于数值分析软件Matlab/Simulink,计算并分析了点火提前时... 对一台二冲程汽油自由活塞式内燃直线发电机(FPLG)的活塞动态特性、缸内压强、缸内温度和NO_x排放进行了数值分析。针对FPLG特点,具体分析了其NO_x污染物的来源及形成机理。借助于数值分析软件Matlab/Simulink,计算并分析了点火提前时间和燃烧持续时间对FPLG缸内压力、缸内温度和NO_x排放的作用。计算结果表明:点火时刻在上止点前171°~126°而燃烧持续时间为36°~108°曲轴转角(点火提前时间相对上止点前为0 6ms,燃烧持续时间在412ms)时,增大提前点火时间和缩短燃烧持续时间都会使缸内的压力和温度上升,相应的NO_x的排放量也会急剧增大。 展开更多

关键词 内燃机 自由活塞式直线发电机 缸内压力 缸内温度 NO_X排放

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自由活塞内燃发电机稳定运行参数耦合分析 被引量：7

8

作者 袁晨恒 冯慧华 +1 位作者 许大涛 左正兴 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1-5,共5页

针对自由活塞内燃发电机较难实现稳定运行的问题,对自由活塞内燃发电机工作过程活塞受力状况进行了分析,结果表明其工作过程可以看成是单自由度有阻尼强迫振动系统。结合工作过程中的能量守恒原理,分析了自由活塞内燃发电机稳定运行过... 针对自由活塞内燃发电机较难实现稳定运行的问题,对自由活塞内燃发电机工作过程活塞受力状况进行了分析,结果表明其工作过程可以看成是单自由度有阻尼强迫振动系统。结合工作过程中的能量守恒原理,分析了自由活塞内燃发电机稳定运行过程中结构参数与性能参数之间的耦合关系,通过等效计算,获得了自由活塞内燃发电机稳定工作所需要的匹配参数。并以一样机为例,对分析结果进行了仿真验证,结果表明通过等效计算所确定的匹配参数能够近似实现稳定运行,验证了分析的正确性。 展开更多

关键词 自由活塞 内燃发电机 稳定运行 参数耦合 能量等效

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自由活塞膨胀机-直线发电机集成系统动力特性研究 被引量：5

9

作者 张红光 常莹 +5 位作者 李高胜 杨富斌 宋松松 赵光耀 王宏进 贝晨 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期440-446,共7页

为了提高车用内燃机余热能回收系统中膨胀机热功转换效率,通过试验与仿真相结合的方法,在压缩空气平台上对一台自由活塞膨胀机-直线发电机集成系统进行了试验研究,同时,基于MATLAB/Simulink软件搭建了系统仿真模型并进行了验证.基于该... 为了提高车用内燃机余热能回收系统中膨胀机热功转换效率,通过试验与仿真相结合的方法,在压缩空气平台上对一台自由活塞膨胀机-直线发电机集成系统进行了试验研究,同时,基于MATLAB/Simulink软件搭建了系统仿真模型并进行了验证.基于该仿真模型研究了活塞初始位移、活塞-动子连杆质量以及工作频率等对系统动力特性的影响.结果表明:当仿真进气压力为0.188 MPa、工作频率为2.5 Hz时,初始位移存在唯一值-0.045 307 m,使得活塞以位移0点为中心做往复运动;当进气压力、工作频率一定时,活塞运动行程、速度峰值、加速度峰值以及指示功均随活塞-动子连杆质量增大而减小.当系统启动时,工作频率应高于固有撞击频率f0,避免活塞对气缸顶面(或端面)产生撞击. 展开更多

关键词 自由活塞膨胀机 直线发电机 余热回收 动力特性

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自由活塞式内燃发电机仿真研究 被引量：8

10

作者 李庆峰 肖进 黄震 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期911-916,共6页

建立了自由活塞式内燃发电机模型,所建模型主要由自由活塞式内燃机与直线发电机两部分组成。在MATLAB/Simulink仿真环境下,将通过有限元验证的直线发电机数学模型嵌入到自由活塞式内燃发电机仿真模型中。分析讨论了耦合系统的运动特征,... 建立了自由活塞式内燃发电机模型,所建模型主要由自由活塞式内燃机与直线发电机两部分组成。在MATLAB/Simulink仿真环境下,将通过有限元验证的直线发电机数学模型嵌入到自由活塞式内燃发电机仿真模型中。分析讨论了耦合系统的运动特征,阐明了它与传统内燃机运动规律的差异;研究了活塞质量、负载、初始进气压力等参数对该耦合系统运动规律的作用。仿真结果表明,自由活塞在每个循环的上止点附近加速度远大于传统内燃机的加速度,且上止点随活塞质量、负载、初始进气压力等参数而变化,可以很容易地实现高压缩比。该仿真模型有利于进一步掌握自由活塞式内燃发电机的特性,并为自由活塞式内燃发电机的实际样机设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 自由活塞式内燃机 直线发电机 运动仿真 动力系统

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新型自由活塞膨胀机-直线发电机的性能分析 被引量：4

11

作者 张红光 李健 +3 位作者 田亚明 许永红 赵腾龙 张梦茹 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期109-114,共6页

为深入研究单活塞自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)的运动特性,提出一种可用于小型有机朗肯循环(ORC)余热回收系统的FPE-LG,搭建了单活塞FPE-LG试验台.在压缩空气试验平台上实现单活塞FPE-LG的连续稳定运行,并验证了单活塞FPE-LG工作... 为深入研究单活塞自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)的运动特性,提出一种可用于小型有机朗肯循环(ORC)余热回收系统的FPE-LG,搭建了单活塞FPE-LG试验台.在压缩空气试验平台上实现单活塞FPE-LG的连续稳定运行,并验证了单活塞FPE-LG工作原理的可行性.试验研究了进气压力、活塞行程、外接负载电阻、进气持续时间对单活塞FPE-LG运动特性的影响.结果表明:活塞位移和速度随时间的变化趋势均近似为正弦曲线,且在左/右止点(LDC/RDC)附近活塞速度最大,当活塞运动到LDC或RDC时获得峰值加速度;改变活塞行程可提高输出功率,但对活塞峰值速度和缸内峰值压力的影响较小;活塞峰值速度和活塞行程利用率(η)均随外接负载电阻的增加而增大,外接负载电阻从20Ω增加到80Ω时,活塞峰值速度和活塞行程利用率分别从0.56 m/s、58.26%增加到0.84 m/s、78.42%;延长进气持续时间有利于获得更高的活塞速度、活塞行程利用率和峰值输出功率,进气持续时间从20 ms变化到40 ms,峰值输出功率从13.87 W增加到37.40 W. 展开更多

关键词 自由活塞 膨胀机 直线发电机 运动特性 余热利用

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自由活塞式内燃发电机动态仿真与特性分析 被引量：14

12

作者 肖翀 左正兴 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期46-49,共4页

根据自由活塞式内燃发电机的运行原理,建立了基于动力学和热力学方程的自由活塞式内燃发电机动力学模型。通过对动力学模型的数值求解,获得了系统的动态特性,并进一步分析了质量、输入能量、点火位置、负载等对系统性能的影响,同时对系... 根据自由活塞式内燃发电机的运行原理,建立了基于动力学和热力学方程的自由活塞式内燃发电机动力学模型。通过对动力学模型的数值求解,获得了系统的动态特性,并进一步分析了质量、输入能量、点火位置、负载等对系统性能的影响,同时对系统频率特性进行了研究。研究结果表明系统为自激系统,通过输入参数的合理控制,可实现系统稳定频率下的运行。 展开更多

关键词 自由活塞 内燃机 直线电机 动态特性

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自由活塞内燃发电机活塞环摩擦特性研究 被引量：3

13

作者 许大涛 冯慧华 +1 位作者 袁晨恒 左正兴 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期64-68,共5页

为验证自由活塞内燃发电机摩擦损失小的潜在优势,建立了活塞环混合润滑模型。通过数值求解,分别获得了同缸径的曲轴式内燃机和自由活塞内燃发电机的活塞环与缸套间的油膜厚度、摩擦力和摩擦功率。对比分析表明,两者的活塞环油膜厚度相近... 为验证自由活塞内燃发电机摩擦损失小的潜在优势,建立了活塞环混合润滑模型。通过数值求解,分别获得了同缸径的曲轴式内燃机和自由活塞内燃发电机的活塞环与缸套间的油膜厚度、摩擦力和摩擦功率。对比分析表明,两者的活塞环油膜厚度相近,平均摩擦功率近似相等。自由活塞的活塞环摩擦力峰值较大,持续时间较短。如果考虑凸轮、曲轴等其他部件的摩擦损耗,则在总机械摩擦损失方面,自由活塞内燃发电机相比曲轴式内燃机具有显著优势。 展开更多

关键词 自由活塞内燃发电机 活塞环 摩擦损失 数值仿真

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压缩空气驱动自由活塞膨胀机-直线发电机特性试验 被引量：11

14

作者 张红光 于飞 +3 位作者 李高胜 侯孝臣 刘宏达 田亚明 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期377-383,共7页

提出了一种采用有机朗肯循环(ORC)系统的自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)试验样机,并在压缩空气试验平台上对FPE-LG样机的运动特性进行了试验研究。结果表明,在进气压力较高的工况下,FPE-LG能够稳定运行,基准位置处活塞速度和运行止... 提出了一种采用有机朗肯循环(ORC)系统的自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)试验样机,并在压缩空气试验平台上对FPE-LG样机的运动特性进行了试验研究。结果表明,在进气压力较高的工况下,FPE-LG能够稳定运行,基准位置处活塞速度和运行止点位置的循环变动较小。当进气压力为0.2 MPa,工作频率为2.5 Hz时,活塞最大速度接近1.2 m/s;进气角、排气角和进气压力对活塞运动的对称性和直线发电机输出功率有重要影响,减小排气角或增大进气角,有利于提高活塞运动的对称性、减小活塞运动的循环变动、明显改善直线发电机的输出功率。当进气压力为0.19 MPa,工作频率为2.5 Hz时,直线发电机输出功率的峰值最大,约为19.0 W。 展开更多

关键词 自由活塞 膨胀机 直线发电机 运动特性 输出功率

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自由活塞内燃发电机低速不稳定性影响因素分析 被引量：4

15

作者 刘福水 姜一通 +1 位作者 张长岭 王道静 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第18期109-115,F0004,共8页

单缸低速试验表明,自由活塞内燃发电机低速模式缸内燃烧并不稳定,呈间隔循环着火。为探索其原因,构建了系统CFD(计算流体力学)模型,对比分析了自由活塞内燃发电机换气过程与传统二冲程内燃机换气过程之间的差异,通过计算解释了试验中着... 单缸低速试验表明,自由活塞内燃发电机低速模式缸内燃烧并不稳定,呈间隔循环着火。为探索其原因,构建了系统CFD(计算流体力学)模型,对比分析了自由活塞内燃发电机换气过程与传统二冲程内燃机换气过程之间的差异,通过计算解释了试验中着火不稳定的现象,并得到了换气过程中影响换气效果的关键因素是扫气箱容积变化率的结论。随后探寻改善自由活塞内燃发电机低速不稳定性的设计策略,在计算模型中进一步研究了动子(磁棒)直径、扫气箱容积、进气增压压力对换气过程的影响。研究发现:减小动子直径与缸径比、对进气增压能显著改善自由活塞内燃发电机的换气效果,而在保证提供充分混合气量基础上扫气箱容积的改变对换气效果影响不大。 展开更多

关键词 自由活塞发动机 内燃机 扫气 计算机流体动力学(CFD) 内燃发电机 换气 扫气箱

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单气缸自由活塞膨胀机-直线发电机试验研究 被引量：3

16

作者 田亚明 张红光 +2 位作者 李健 赵腾龙 王焱 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2092-2099,共8页

为了提高内燃机能量利用率,自主研发了1台可用于有机朗肯循环余热回收系统的单气缸自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)。在压缩空气试验平台上实现了FPE-LG的连续稳定运行,验证了单气缸FPE-LG工作原理的可行性。在大量试验基础上,分析... 为了提高内燃机能量利用率,自主研发了1台可用于有机朗肯循环余热回收系统的单气缸自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)。在压缩空气试验平台上实现了FPE-LG的连续稳定运行,验证了单气缸FPE-LG工作原理的可行性。在大量试验基础上,分析了驱动压力、外接负载电阻对单气缸FPE-LG输出特性的影响机制。研究结果表明:FPE-LG输出功率呈现较为规律的正弦波动,对于该试验样机而言,当驱动压力为0. 6 MPa、外接负载电阻为50Ω时,峰值输出功率可达到58. 7 W;提高驱动压力可以明显提高均方根电压和峰值电流,但驱动压力的提高对FPE-LG自由活塞膨胀机膨胀功-直线发电机输出电能转换(简称功-电转换)效率影响很小;当外接负载电阻小于60Ω时,随着外接负载电阻的增大,FPE-LG的功-电转换效率从13. 4%上升到24. 7%;对于该FPE-LG而言,当外接负载电阻为60Ω时,单气缸FPE-LG的实际膨胀功最大,功-电转换效率最佳。 展开更多

关键词 自由活塞膨胀机-直线发电机 单气缸 余热利用 自由活塞膨胀机膨胀功-直线发电机输出电能转换效率 性能试验

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自由活塞汽油直线发电机起动过程研究 被引量：2

17

作者 袁晨恒 冯慧华 +1 位作者 王梦秋 左正兴 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期87-91,共5页

为获得自由活塞汽油直线发电机起动过程主要工作特点,对自由活塞汽油直线发电机主要起动方式进行了研究。耦合动力学及热力学方程,建立了起动过程数学模型,理论分析了起动过程中能量的传递与转换关系,并结合试验样机对两种典型起动方式... 为获得自由活塞汽油直线发电机起动过程主要工作特点,对自由活塞汽油直线发电机主要起动方式进行了研究。耦合动力学及热力学方程,建立了起动过程数学模型,理论分析了起动过程中能量的传递与转换关系,并结合试验样机对两种典型起动方式进行了试验研究。研究发现:采用恒定加速度起动模式和恒定推力起动模式均可实现自由活塞汽油直线发电机的起动燃烧,其中采用恒定加速模式有利于第一次压缩气缸实现起动燃烧,然而采用恒定推力起动模式更有利于对侧发动机气缸完成起动燃烧;起动过程中摩擦损失所消耗的能量较少,漏气损失所占的比例较大,在起动设计时不应被忽视。 展开更多

关键词 内燃机 自由活塞直线发电机 起动方式 试验 能量转换

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自由活塞式内燃发电机启动过程分析 被引量：2

18

作者 刘福水 赵术伟 +1 位作者 王道静 姜一通 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期6-11,共6页

针对自由活塞式内燃发电机启动过程中的匹配问题,建立了内燃发电机系统启动过程的数学模型。通过对活塞运动位移及速度的简化,推导出直线电机驱动力简化表达式。研究结果表明:增加内燃发电机的活塞运动组件质量,可以减小直线电机的驱动... 针对自由活塞式内燃发电机启动过程中的匹配问题,建立了内燃发电机系统启动过程的数学模型。通过对活塞运动位移及速度的简化,推导出直线电机驱动力简化表达式。研究结果表明:增加内燃发电机的活塞运动组件质量,可以减小直线电机的驱动力,但是活塞组件达到的最大速度减小,不利于高速启动;减小内燃机摩擦阻力系数以及有效压缩比也可以降低直线电机的驱动力。利用该简化公式分析了一台样机的启动过程,获得了该样机所需要的最小驱动力。 展开更多

关键词 自由活塞 内燃发电机 启动 仿真

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自由活塞直线发电机输出性能试验研究 被引量：7

19

作者 田亚明 张红光 +4 位作者 李高胜 侯孝臣 于飞 许永红 刘毅 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期119-125,共7页

为了有效地回收车用内燃机排气余热,将自主研发的自由活塞膨胀机与直线电机耦合形成一种新型自由活塞直线发电机(FPLG),用于小规模的有机朗肯循环(ORC)余热回收系统。FPLG以压缩空气为工质,针对不同工况开展了大量试验研究,分析了进气... 为了有效地回收车用内燃机排气余热,将自主研发的自由活塞膨胀机与直线电机耦合形成一种新型自由活塞直线发电机(FPLG),用于小规模的有机朗肯循环(ORC)余热回收系统。FPLG以压缩空气为工质,针对不同工况开展了大量试验研究,分析了进气压力、运行频率及外部负载电阻对FPLG输出功率和能量转换效率的影响。研究结果表明,适当提高进气压力,能够明显提高FPLG峰值输出功率和能量转化效率。然而,峰值输出功率随着运行频率的增大而迅速下降。当运行频率为2.0Hz、进气压力为0.26 MPa、外部负载电阻为20Ω时,FPLG的转换效率最大,可达到45.82%。随着外部负载电阻的增大,FPLG的峰值输出功率呈现出先增大后减小的趋势。当运行频率为2.5Hz、进气压力为0.26 MPa、外部负载电阻为20Ω时,峰值输出功率最大,为47.5 W。 展开更多

关键词 余热利用 有机朗肯循环 自由活塞直线发电机 输出性能

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自由活塞内燃发电机稳态压缩比控制 被引量：2

20

作者 许大涛 左正兴 +1 位作者 冯慧华 田春来 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期56-60,88,共6页

为解决自由活塞内燃发电机的稳定控制问题,根据能量守恒定律建立了连续运行过程周期能量转化与传递模型。通过数值仿真分析,获得了满足稳定运行的基本能量平衡条件,包括压缩能和系统能量余值方程,从而实现了周期能量余值和压缩能的稳定... 为解决自由活塞内燃发电机的稳定控制问题,根据能量守恒定律建立了连续运行过程周期能量转化与传递模型。通过数值仿真分析,获得了满足稳定运行的基本能量平衡条件,包括压缩能和系统能量余值方程,从而实现了周期能量余值和压缩能的稳定变化。以压缩比为目标建立了连续周期能量动态平衡的控制系统及策略,即以喷油量和压缩比为控制输出变量,采用比例-积分-微分控制器进行控制,进而实现了可控压缩比的连续稳定运转。研究结果表明:采用所建控制系统及策略后,自由活塞内燃发电机运行可靠、稳定;压缩比在负载变化后出现短暂振荡,但经多个周期后恢复稳定,缸内峰值压力和运行频率具有相似的变化趋势,各参数变化均在可接受的范围内。 展开更多

关键词 自由活塞内燃发电机 控制策略 压缩比 数值仿真

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