VTEC控制电磁阀综合性能测试系统的研究与实现

发布时间：2020-09-24 11:17

　　本田汽车公司研发的可变气门正时和升程电子控制系统(VTEC),是世界上第一个能同时控制气门开闭时间和升程两种情况的气门控制系统。VTEC控制电磁阀,简称VTEC阀,是系统中的一个重要部件。由于目前国内该产品正处于仿制阶段,相关设备大多需要从国外进口。为提供一个可靠的检测结果,需研发一款可靠、稳定的VTEC阀综合性能测试系统,同时为了研究VTEC阀的内部结构与其性能的关系,建立VTEC阀的仿真模型,不仅能大大缩短研发周期,而且降低了研发成本。本文通过对VTEC阀的结构及其工作原理的详细分析,阐述了VTEC阀的开关特性、响应特性、寿命特性、流量特性等性能指标的定义。从设计角度出发,为了提高VTEC阀的工作性能,根据VTEC阀的内部结构和材料特性,使用电磁仿真软件Maxwell,建立了VTEC阀的二维有限元仿真模型,仿真出其相关性能曲线,研究了线圈匝数、气隙长度等参数对VTEC阀开关性能的影响,确定了各个零部件对VTEC阀整体性能的影响因子。同时,为了测试VTEC阀的性能参数,本文设计出一套完整的测试方案,测试系统的设计分为硬件和软件两个部分,硬件部分包括液压站模块、数据采集模块和驱动控制模块。液压站模块实现了VTEC阀使用环境的模拟,数据采集和驱动控制模块实现了流量、压力、温度数据的实时采集以及对执行测试动作的控制。软件部分包括上位机程序、下位机程序。上位机程序完成了整个测试流程的控制,测试数据的接收、分析、存储等,以及从“电-流量”角度分析出VTEC阀的开关特性。下位机程序实现了流量、压力数据采集,计算和实时显示,并且通过与上位机的通信,解析上位机指令完成各种动作。本文最后通过实际测试与仿真数据的对比,分析了不同结构参数对VTEC阀开关性能的影响,为VTEC阀的改进提供了理论依据,同时从电-力-位移-流量四个方面联合分析了测试与仿真数据,结果表明,测试数据与仿真数据基本一致,验证了测试系统与仿真参数设置的有效性和可靠性。测试系统与仿真模型的相互结合,共同完成了VTEC阀的测试与改进。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U467
【部分图文】：

测试平台,电磁阀,实物,测试设备

图 1-1 III-Yong Lee 的电磁阀测试平台实物图比，由于在电磁阀领域起步较晚，使得我国的电展也比较缓慢。早期的测试设备使用电子元件组元件的误差导致测试设备的差别比较大，测量精求。同时电路的固定使得测试设备功能单一，可磁阀的测试。为了改变这种现状，国内的科研人中在高校与研究机构。东北大学的张宪一研制出一款气介质电磁阀测试磁阀[21]。测试系统简图如图 1-2 所示。该系统具封测量、泄露测量、耐压测量、Kv 值测量和寿虚拟仪器技术、PLC 技术、OPC 技术。实现了极大提高了检测效率。但该系统设计复杂，缺少

框图,测试系统,介质

西南交通大学的王小飞针对 HDX 型电力机车中的 VE3 型电磁设计出一套电磁阀测试系统[22]。该系统采用 VB 软件编写，通过模块化编程法，增加了系统的灵活性。同时，在软件中也实现了传感器数据的校正。在后的使用中，通过数据对比，分析了系统误差，采用了数字滤波等一系列的术，最终成功的减少了系统的误差，保证了系统的准确定与可靠性。2011 年，长春理工大学的余九州基于虚拟仪器技术设计出一套电磁阀的试系统，成功测量出电磁阀的启动时间等一系列关键参数[23]。图 1-3 是其系统理框图。该系统充分利用虚拟仪器技术以及计算机的强大数据处理能力，具良好的人机互动，也提高了系统的灵活性。同时，采用差动输入、使用屏蔽等一系列的抗干扰措施，成功地减少了误差，提高了系统的准确性。

电磁阀,测试系统,原理框图

图 1-3 电磁阀测试系统原理框图学的流体动力及机电系统国家重点实验室主要从事气动，目前国内处于领先水平，在该领域取得了丰盛的成果途的电磁阀测试系统，这些系统精度高、功能强大。同电磁阀测试设备[24]。比如，2013 年，浙江大学的苏杰研ux 的气动电磁阀动态特性测试系统。该系统主要测量阀腔压力能完成气动电磁阀的响应测试、流量测试、寿命的测试控制软件在硬件平台的移植和开发，该系统数据分用性较强，还具有人性化的交互界面。比国内外电磁阀测试系统的发展历程可知，基于信息技先进技术的解决方案是未来电磁阀测试系统发展的必然对于电磁阀的研究，越来越多的人开始对电磁阀进行仿对电磁阀进行建模仿真研究，采用仿真与测试联合分析阀产业的发展。

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