高低壓驅(qū)動(dòng)方式的研究及其在電液變氣門系統(tǒng)的應(yīng)用.pdf

1、可變氣門技術(shù)，使得汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門配氣方式以及可調(diào)節(jié)性都得到了很大的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性也得到了很大的改善。傳統(tǒng)的凸輪軸式可變氣門執(zhí)行系統(tǒng)的氣門特性，受到凸輪型線的限制。要達(dá)到氣門正時(shí)、氣門升程、氣門開(kāi)啟持續(xù)期以及氣門動(dòng)作速度在各種轉(zhuǎn)速和負(fù)荷條件下均可以進(jìn)行柔性調(diào)節(jié)，就有必要取消凸輪軸，從而使氣門的動(dòng)作和發(fā)動(dòng)機(jī)脫開(kāi)固定的聯(lián)接關(guān)系，而不再受凸輪型線的限制。
　　 本文主要研究了基于電液原理的變氣門執(zhí)行機(jī)構(gòu)。主要包括系統(tǒng)關(guān)鍵

2、的元器件、驅(qū)動(dòng)電路以及針對(duì)高低壓驅(qū)動(dòng)電液變氣門系統(tǒng)的仿真與實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)對(duì)比不同電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的優(yōu)缺點(diǎn)并結(jié)合電液可變氣門系統(tǒng)的高頻響要求，選擇并研究了螺管式電磁鐵結(jié)構(gòu)。
　　 通過(guò)建立高速電.機(jī)械轉(zhuǎn)換器的理論模型、有限元模型，分析關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其驅(qū)動(dòng)特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響，進(jìn)而得到優(yōu)化后的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)。通過(guò)建立系統(tǒng)的理論模型，分析推導(dǎo)了氣門升程與控制信號(hào)之間的關(guān)系，通過(guò)仿真確定高低壓控制最優(yōu)的參數(shù)。
　　 以比例電磁鐵作為

3、系統(tǒng)的電/機(jī)械轉(zhuǎn)化器，設(shè)計(jì)了PWM高速驅(qū)動(dòng)電路板，并應(yīng)用到變氣門系統(tǒng)，對(duì)高低壓驅(qū)動(dòng)方案進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高低壓驅(qū)動(dòng)方式明顯的提高了變氣門系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，驗(yàn)證了仿真模型的正確性。
　　 本文的第1章，首先回顧了變氣門系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和研究成果，詳細(xì)列舉了幾種最典型的變氣門系統(tǒng)方案及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。其次，列舉了典型的高低壓電路的驅(qū)動(dòng)方案以及高低壓驅(qū)動(dòng)電路的典型應(yīng)用。最后，簡(jiǎn)單說(shuō)明了本課題的研究背景、研究?jī)?nèi)容和步驟，并分析了研究

4、意義。
　　 第2章對(duì)重點(diǎn)研究了電磁鐵的各個(gè)參數(shù)，包括材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、溫度參數(shù)。建立了電磁鐵靜態(tài)輸出吸力的理論模型；通過(guò)Ansoft有限元計(jì)算，分析力電磁鐵的靜態(tài)特性，對(duì)隔磁角、隔磁長(zhǎng)度、銜鐵長(zhǎng)度等影響開(kāi)關(guān)電磁鐵性能的并且通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式無(wú)法獲得的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終確定了高速電磁鐵的所有結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　 第3章設(shè)計(jì)了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，并闡述了高速開(kāi)關(guān)閥/比例閥驅(qū)動(dòng)的電液變氣門系統(tǒng)的工作原理。首先以比例電磁鐵作為驅(qū)動(dòng)器

5、，推導(dǎo)了電液變氣門系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，給出了氣門穩(wěn)態(tài)升程與控制信號(hào)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系；其次對(duì)于本文所側(cè)重的高低壓驅(qū)動(dòng)方式，通過(guò)仿真，給出了驅(qū)動(dòng)信號(hào)的最優(yōu)高電壓保持時(shí)間7.8ms，進(jìn)而分析對(duì)比了常規(guī)驅(qū)動(dòng)方式與高低壓驅(qū)動(dòng)方式對(duì)整個(gè)系統(tǒng)不同的影響。
　　 第4章根據(jù)所提出的高低壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，闡述了在電液變氣門系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方案，并搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)高低壓驅(qū)動(dòng)、常規(guī)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)比例電磁鐵驅(qū)動(dòng)的電液變氣門系統(tǒng)，常規(guī)的驅(qū)