高低壓驅動方式的研究及其在電液變氣門系統(tǒng)的應用.pdf

1、可變氣門技術，使得汽車發(fā)動機氣門配氣方式以及可調節(jié)性都得到了很大的提高，發(fā)動機燃油經濟性、動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。要達到氣門正時、氣門升程、氣門開啟持續(xù)期以及氣門動作速度在各種轉速和負荷條件下均可以進行柔性調節(jié)，就有必要取消凸輪軸，從而使氣門的動作和發(fā)動機脫開固定的聯接關系，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)行機構。主要包括系統(tǒng)關鍵

2、的元器件、驅動電路以及針對高低壓驅動電液變氣門系統(tǒng)的仿真與實驗研究。通過對比不同電-機械轉換器的優(yōu)缺點并結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構。
　　 通過建立高速電.機械轉換器的理論模型、有限元模型，分析關鍵結構參數對其驅動特性和動態(tài)響應的影響，進而得到優(yōu)化后的最佳結構參數。通過建立系統(tǒng)的理論模型，分析推導了氣門升程與控制信號之間的關系，通過仿真確定高低壓控制最優(yōu)的參數。
　　 以比例電磁鐵作為

3、系統(tǒng)的電/機械轉化器，設計了PWM高速驅動電路板，并應用到變氣門系統(tǒng)，對高低壓驅動方案進行驗證。實驗結果表明高低壓驅動方式明顯的提高了變氣門系統(tǒng)的頻率響應，驗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)的國內外研究現狀和研究成果，詳細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。其次，列舉了典型的高低壓電路的驅動方案以及高低壓驅動電路的典型應用。最后，簡單說明了本課題的研究背景、研究內容和步驟，并分析了研究

4、意義。
　　 第2章對重點研究了電磁鐵的各個參數，包括材料參數、結構參數、溫度參數。建立了電磁鐵靜態(tài)輸出吸力的理論模型；通過Ansoft有限元計算，分析力電磁鐵的靜態(tài)特性，對隔磁角、隔磁長度、銜鐵長度等影響開關電磁鐵性能的并且通過經驗公式無法獲得的結構參數進行優(yōu)化設計，最終確定了高速電磁鐵的所有結構參數。
　　 第3章設計了系統(tǒng)實現方案，并闡述了高速開關閥/比例閥驅動的電液變氣門系統(tǒng)的工作原理。首先以比例電磁鐵作為驅動器

5、，推導了電液變氣門系統(tǒng)的數學模型，給出了氣門穩(wěn)態(tài)升程與控制信號之間的數學關系；其次對于本文所側重的高低壓驅動方式，通過仿真，給出了驅動信號的最優(yōu)高電壓保持時間7.8ms，進而分析對比了常規(guī)驅動方式與高低壓驅動方式對整個系統(tǒng)不同的影響。
　　 第4章根據所提出的高低壓驅動技術，闡述了在電液變氣門系統(tǒng)中的實現方案，并搭建了實驗系統(tǒng)，對高低壓驅動、常規(guī)控制信號驅動分別進行了實驗。實驗結果表明：對比例電磁鐵驅動的電液變氣門系統(tǒng)，常規(guī)的驅