发动机气门负载力特性研究与模拟加载系统设计

发布时间：2025-07-07 05:56

　　发动机气门在开启过程中的运行状态会受负载力影响。针对该问题,本文在获得发动机气门负载力特性的基础之上,对模拟加载系统及其控制技术进行了深入研究,该模拟加载系统实现了对发动机气门负载力的模拟。论文的主要工作和研究成果包括以下几个方面:（1）在AVL-Fire中建立了发动机热力学仿真模型,将缸内压力的仿真结果与试验结果进行对比,验证了三维仿真模型的准确性。通过数值模拟获得了发动机排气门在排气冲程中的负载力特性,为后续模拟加载系统的目标加载力提供了理论依据。（2）提出并设计了一种基于电磁直线负载模拟器的发动机气门负载力模拟加载系统,并进行了性能需求分析。在Matlab/Simulink中建立了电磁直线负载模拟器的动力学仿真模型,通过试验验证了仿真模型的合理性,为后续开展模拟加载系统的控制算法研究提供了平台。（3）建立了模拟加载系统的仿真模型,采用PID控制算法对模拟加载系统进行了输出力控制,在仿真中实现了对目标加载力的跟随。考虑到实际加载系统的非线性因素,设计了基于线性变参数模型的H_∞多胞顶点控制算法,并进行了静态和动态仿真研究,分析了该算法下模拟加载系统的静态和动态特性...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1双弹簧、双电磁铁型电磁驱动配气机构结构原理图

电磁驱动配气机构的研究大致经历了无弹簧、单弹簧、双弹簧三个阶段。早期提出的电磁气门装置中,没有起能量回收作用的弹簧或只有回收部分能量的单弹簧,并不能满足发动机气门的高速运动且能耗过大,从而无法运用到实际车辆中[16]。美国通用公司于20世纪90年代初期着手研究电磁驱动配气机构,并....

图1.2永磁复合式电磁驱动配气机构结构原理图

为了克服双弹簧双电磁铁型的电磁驱动配气机构电能消耗过大、启动较困难且运行效率低等缺点,韩国电子技术研究所的学者在典型的电磁驱动配气机构的基础之上设计了一种新型的配气机构,采用永磁铁代替衔铁,它的结构原理图如图1.2所示。该种设计可使气门在各个模式之间快速过渡,降低能力消耗,同时具....

图1.3动圈式电磁驱动配气机构结构原理图

南京理工大学的常思勤、刘梁等学者自行研制了一种动圈式电磁驱动配气机构,其结构示意图如图1.3所示,采用逆系统的控制算法实现了气门运动的柔性可调[2,27]。电磁线圈处在内外永磁体形成的气隙磁场中,由于线圈和气门相连接,控制驱动电流的大小和方向便可使气门按给定规律运动。串联方式连接....

图1.4机械式负载模拟器结构示意图

按照加载执行元件的不同,负载模拟器可分为机械式负载模拟器、电液式负载模拟器和电动式负载模拟器。机械式负载模拟器是最早出现的负载模拟器,是一种通过使弹性元件变形产生弹性力,从而模拟负载的装置,其机构示意图如图1.4所示。该种装置的构造简单,不存在多余力或者多余力矩的作用,可以用于模....

本文编号：4056611