永磁自锁型电磁气门驱动装置

发布时间：2019-09-18 11:43

【摘要】：提出了一种永磁自锁型电磁气门驱动装置,它是在传统双弹簧、双电磁铁电磁气门驱动机构的原理上引入了永磁体。该装置在气门完全关闭或完全开启的状态下,线圈不通电,利用永磁体产生的电磁吸力实现自锁,气门保持在全开或全闭的位置;气门解锁时,线圈通入起去磁作用的电流削弱衔铁气隙处永磁磁场,在双弹簧作用下衔铁释放,并向另一侧自锁位置运动,运动时通电线圈与动子上的永磁体之间形成一台直线电动机,电能转化成机械能,补充运动过程中的机械损耗;整个运动过程,动子近似做简谐振荡运动,振荡频率与弹簧的固有振荡频率相近。与传统的由凸轮轴驱动的内燃机气门控制系统相比,电磁气门控制系统省去了效率低下的机械传动装置,降低了附加损耗,同时提高了气门正时控制的灵活性,有效地提高了内燃机的燃烧效率,降低了废气排放。 首先,针对现有电磁气门驱动装置存在的优缺点,建立起全新的永磁自锁型电磁气门模型。其基本思想是不仅使气门运动时具有较快的响应速度,而且在气门开启或关闭时,电磁线圈无需通入电流能保持自锁,降低能量损耗。 其次,分别对新型永磁自锁型电磁气门模型进行有限元分析分析和计算。通过对各种模型的仿真,确定了机构中弹簧的刚度系数、内外铁心的厚度、永磁体的长度、附加气隙的大小等结构参数,并阐述了这些参数选取的原则。 最后,通过电磁场分析,运用能量摄动等相关算法,分别根据仿真得到的数据对永磁自锁型电磁气门的电磁力、电感、感应反电动势等重要参数进行了计算,并与目前现有电磁气门的参数做对比,结果表明所提出的永磁型电磁气门方案的正确和可行。
【图文】：

第一章 绪 论，单弹簧的缺点是响应速度比较慢，的上述问题，双弹簧结构被提了出来。荡周期减小为原来的1 2 ，，既提高了来更加灵活。目前，这种双弹簧、双线人的认可。由此可见，电磁气门从最开多数人所接受的双弹簧、双磁铁结构。设计是由 FEV Motorentechnik 公司的工意图如图 1-1 所示[11]。这种线性电磁求，而且成本低，适合大规模生产，因了各自的电磁气门装置。

图 1-1 最早的电磁气门结构示意图目前，对于电磁气门的模型研究的比较深入的主要有两种设计方案。第一种设计方案包含两组电磁线圈和两组预压缩弹簧，其结构示意图如图 1-2 所示。这种结构设计一般具有两组电磁线圈，两组弹簧和一个与气门相连的可运动衔铁。电磁线圈被缠绕在铁磁材料上，并串接在由 PWM 电压斩波控制的电力电子电路中。通常，气门工作在弹簧的固有振荡频率附近。当两边线圈都不通入电流，衔铁将静止在运动行程的中间位置。一旦某个线圈被加上电压，衔铁将开始运动。由线圈内电流产生的电磁力将克服弹簧力和摩擦力做功。为加快响应速度、减少线圈电能消耗，两组弹簧被预先压缩。当气门需要启动时，通过初始化程序将衔铁吸引至一端，并通入保持电流使得衔铁保持静止。当气门需要打开时
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH139

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本文编号：2537484