發(fā)動(dòng)機(jī)電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)的研究.pdf

1、應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)取代常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸輪驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門開啟和關(guān)閉時(shí)刻、升程及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況獨(dú)立地、連續(xù)地實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)節(jié),能夠顯著提升發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能環(huán)保性能以及動(dòng)力性能,是提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)構(gòu),電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)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(diǎn)。
　　 本文提出了一類基于動(dòng)圈式電磁直線執(zhí)行器的發(fā)動(dòng)機(jī)電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu),運(yùn)用理論分析、仿真

2、計(jì)算與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)其設(shè)計(jì)、分析及控制技術(shù)進(jìn)行了深入、系統(tǒng)地研究,為電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)的進(jìn)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(gè)方面:
　　 (1)分析了發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)的要求,對(duì)不同形式的電磁直線執(zhí)行器進(jìn)行了系統(tǒng)地評(píng)估,并提出了基于動(dòng)圈式電磁直線執(zhí)行器的電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案。分別以在內(nèi)燃一直線發(fā)電集成動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用和滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速及有限安裝空間為目標(biāo),

3、完成了兩輪電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)的樣機(jī)設(shè)計(jì)和研制,歸納了電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)的一般設(shè)計(jì)方法。
　　 (2)建立了電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)的多物理場(chǎng)耦合系統(tǒng)模型。通過電磁場(chǎng)的有限元分析,對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì),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(duì)電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)性能的影響,并對(duì)其動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了仿真研究。通過Matlab/Simulink和Maxwell& Simplorer的仿真結(jié)果對(duì)比,論證了多物理場(chǎng)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(tái)。
　　 (3)研究了基于逆系統(tǒng)方法的電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)氣門運(yùn)動(dòng)控制策略。提出了氣門運(yùn)動(dòng)分段控制的總體方案,通過逆系統(tǒng)控制方法對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行反饋線性化,得到其偽線性系統(tǒng),進(jìn)而利用狀態(tài)反饋控制方法對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)的氣門位移進(jìn)行精確控制,設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器和狀態(tài)觀測(cè)器,并與PID控制方法進(jìn)行了仿真對(duì)比分析。提出了氣門落座特性的評(píng)價(jià)指標(biāo),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(yàn)驗(yàn)

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