变气门系统高低压驱动PWM控制电路高速电磁铁Simulink仿真硕士论文.doc

高低压驱动方式的研究及其在电液变气门系统的应用【关键词】 变气门系统; 高低压驱动; PWM控制电路; 高速电磁铁; Simulink仿真; 【英文关键词】 Electro-Hydraulic Variable Valve System; Peak and Hold Method; PWM Control Circuit; Electromagnet; Simulation; 【中文摘要】 可变气门技术,使得汽车发动机气门配气方式以及可调节性都得到了很大的提高,发动机燃油经济性、动力性也得到了很大的改善。传统的凸轮轴式可变气门执行系统的气门特性,受到凸轮型线的限制。要达到气门正时、气门升程、气门开启持续期以及气门动作速度在各种转速和负荷条件下均可以进行柔性调节,就有必要取消凸轮轴,从而使气门的动作和发动机脱开固定的联接关系,而不再受凸轮型线的限制。 本文主要研究了基于电液原理的变气门执行机构。主要包括系统关键的元器件、驱动电路以及针对高低压驱动电液变气门系统的仿真与实验研究。通过对比不同电-机械转换器的优缺点并结合电液可变气门系统的高频响要求,选择并研究了螺管式电磁铁结构。 通过建立高速电-机械转换器的理论模型、有限元模型,分析关键结构参数对其驱动特性和动态响应的影响,进而得到优化后的最佳结构参数。通过建立系统的理论模型,分析推导了气门升程与控制信号之间的关系,通过仿真确定高低压控制最优的参数。 以比例电磁铁作为系统的电机械转化器,设计了PWM高速驱动电路板,并应用到变气门系统,对高低压驱动方案进行验证。实验结果表明高低压驱动方式明显的提高了变气门系统的频率响应,验证了仿真模. 【英文摘要】 The variable valve technology has made flexible variable valve timing, variable vale lift possible and can greatly improve the energy efficiency and dynamic performance of the automobile engines. But the traditional variable valve greatly depends on the profile of valve cam. Fully variable valve timing and variable valve lift can not be achieved. So it is necessary to investigate new method of variable valve actuator to replace valve cam. This paper investigated the basic principle of variable valve syst.致谢 4-5 摘要 5-7 Abstract 7-8 符号清单、术语表 9-13 第一章 绪论 13-28 1.1 可变气门技术概述 13-20 1.1.1 变气门系统的研究历史与现状 13 1.1.2 电机直接控制凸轮变气门机构 13 1.1.3 电磁驱动变气门系统 13-14 1.1.4 电液驱动变气门系统 14 1.1.5 改进的凸轮/多凸轮结构变气门系统 14-20 1.2 电机械转换器的驱动方式 20-23 1.2.1 直流驱动电源 21-22 1.2.2 交流驱动信号源 22 1.2.3 功率放大器 22 1.2.4 其他驱动方式 22-23 1.3 高低压驱动方式的研究 23-27 1.3.1 高低压驱动电路的典型应用 25-26 1.3.2 课题背景 26 1.3.3 课题主要研究内容 26-27 1.4 本章小结 27-28 第二章 高速电磁铁的理论与仿真研究 28-63 2.1 材料性能对电磁铁动态特性的影响 28-40 2.1.1 材料的热处理对导磁性能的影响 30-33 2.1.2 导磁材料的频率特性 33-36 2.1.3 导磁材料的温度特性 36-40 2.2 电磁铁稳态温升建模 40-43 2.2.1 电磁铁稳态温升解析分析 40-42 2.2.2 电磁铁稳态温升经验计算公式 42-43 2.3 圆柱形电磁铁理论分析与建模 43-50 2.3.1 电磁铁时间常数与设计指标的关系分析 43-45 2.3.2 电磁铁驱动方案的选择 45-46 2.3.3 考虑边缘磁通与泄漏磁通的电磁吸力计算 46-50 2.4 电磁力有限元求解 50-61 2.4.1 电磁场基本理论 50-51 2.4.2 电磁力的有限元求解理论 51-52 2.4.3 比例电磁铁的有限元求解 52-57 2.4.4 开关电磁铁的有限元求解 57-61 2.5 本章小结 61-63 第三章 电液可变气门系统的理论模型与仿真 63-72 3.1 电液可变气门执行器的组成与原理 63-64 3.2 电液可变气门系统的理论模型 64-67 3.3 控制信号与气门稳态升程的关系 67-69 3.4 高低压驱动电液变气门系统Simulink仿真 69-71 3.5 本章小结 71-72 第四章 高低压驱动的电液变气门系统实验 72-79 4.1 电液变气门系统实验台的搭建 72-74 4.2 高低压驱动气门升程实验 74-76 4.3 高低压驱动气门最大频响实验 76-78 4.4 比例系统与开关系统的对比分析 78 4.5 本章小结 78-79 第五章 结论及展望 79-81 5.1 结论 79-80 5.2 展望 80-81 参考文献【索购全文】Q联系