發(fā)動機電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的研究.pdf

1、應(yīng)用電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)取代常規(guī)發(fā)動機中的凸輪驅(qū)動配氣機構(gòu),實現(xiàn)發(fā)動機進、排氣門開啟和關(guān)閉時刻、升程及其運動規(guī)律隨發(fā)動機工況獨立地、連續(xù)地實時優(yōu)化調(diào)節(jié),能夠顯著提升發(fā)動機的節(jié)能環(huán)保性能以及動力性能,是提高汽車發(fā)動機節(jié)能環(huán)保性能的重要技術(shù)發(fā)展方向。作為一種新型的全可交配氣機構(gòu),電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、落座特性好和調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點。
　　 本文提出了一類基于動圈式電磁直線執(zhí)行器的發(fā)動機電磁驅(qū)動配氣機構(gòu),運用理論分析、仿真

2、計算與試驗研究相結(jié)合的方法對其設(shè)計、分析及控制技術(shù)進行了深入、系統(tǒng)地研究,為電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的進一步深入研究和工程化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　 論文的主要工作和研究成果包括以下幾個方面:
　　 (1)分析了發(fā)動機對電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的要求,對不同形式的電磁直線執(zhí)行器進行了系統(tǒng)地評估,并提出了基于動圈式電磁直線執(zhí)行器的電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)系統(tǒng)方案。分別以在內(nèi)燃一直線發(fā)電集成動力系統(tǒng)中的應(yīng)用和滿足汽車發(fā)動機高轉(zhuǎn)速及有限安裝空間為目標,

3、完成了兩輪電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的樣機設(shè)計和研制,歸納了電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的一般設(shè)計方法。
　　 (2)建立了電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的多物理場耦合系統(tǒng)模型。通過電磁場的有限元分析,對電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計,并得到了其電磁力特性。通過系統(tǒng)仿真分析了系統(tǒng)參數(shù)對電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)性能的影響,并對其動態(tài)性能進行了仿真研究。通過Matlab/Simulink和Maxwell& Simplorer的仿真結(jié)果對比,論證了多物理場耦合仿真的優(yōu)越性,

4、為控制策略的研究提供了良好的平臺。
　　 (3)研究了基于逆系統(tǒng)方法的電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)氣門運動控制策略。提出了氣門運動分段控制的總體方案,通過逆系統(tǒng)控制方法對電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)進行反饋線性化,得到其偽線性系統(tǒng),進而利用狀態(tài)反饋控制方法對電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的氣門位移進行精確控制,設(shè)計了狀態(tài)反饋控制器和狀態(tài)觀測器,并與PID控制方法進行了仿真對比分析。提出了氣門落座特性的評價指標,研究了氣門落座速度和落座保持的控制方法。理論分析和試驗驗

5、證了逆系統(tǒng)控制方法在電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)氣門位移精確控制中應(yīng)用的可行性和效果。
　　 (4)對電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)的能耗進行了深入地分析和研究。從理論上分析了電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)能耗的構(gòu)成及產(chǎn)生機理,進而對不同發(fā)動機轉(zhuǎn)速和氣門運行模式下的電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)能耗進行了試驗研究,建立了發(fā)動機性能仿真模型,分析比較了電磁驅(qū)動配氣機構(gòu)在不同氣門運行模式下的能耗與泵氣損失的關(guān)系,為進一步氣門運行模式的最優(yōu)選擇奠定了基礎(chǔ)。
　　 (5)構(gòu)建了基于