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基于泵吸效应的电磁驱动配气机构温升抑制方案研究

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农业机械学报 2016年第1期47卷 337-343页

作者：范新宇常思勤刘梁戴建国南京理工大学机械工程学院南京210094

根据动圈式电磁驱动配气机构的结构特点和工作原理提出了一种温升抑制方案:利用动圈的泵吸效应,以环形切片作为开关阀片,在无需额外动力源驱动的前提下能够提升动圈与永磁体之间气隙内的气体流量与速度,从而有效强化气隙表面的对流传热... 详细信息

根据动圈式电磁驱动配气机构的结构特点和工作原理提出了一种温升抑制方案:利用动圈的泵吸效应,以环形切片作为开关阀片,在无需额外动力源驱动的前提下能够提升动圈与永磁体之间气隙内的气体流量与速度,从而有效强化气隙表面的对流传热效果。通过建立流动区域的数值模型,仿真分析了电磁驱动配气机构工作循环中阀片的响应规律以及气体流动状态,据此对方案结构进行了改进,通过更换材质减轻了阀片的质量并优化了阀片行程。最后开展了配气机构长时间工作下的温升测试试验,结果表明,改进后的方案对执行器温升抑制效果明显,在测量工况下各测量点中最高温升下降12.1℃。

关键词：电磁驱动配气机构温升抑制泵吸效应对流传热

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电磁驱动配气机构单缸汽油机的电控系统开发

车用发动机 2017年第1期 83-87页

作者：刘学良常思勤刘梁南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为应用电磁驱动配气机构的单缸汽油机设计了基于DSP(TMS320F2812)的电控系统,此电控系统除常规的喷油、点火等控制功能外,还可通过调节进、排气门控制参数(气门开启时刻、关闭时刻以及气门升程)直接调节进气量,进而实现发动机不同工况... 详细信息

为应用电磁驱动配气机构的单缸汽油机设计了基于DSP(TMS320F2812)的电控系统,此电控系统除常规的喷油、点火等控制功能外,还可通过调节进、排气门控制参数(气门开启时刻、关闭时刻以及气门升程)直接调节进气量,进而实现发动机不同工况下的稳定运转。完成了初步的运行试验,验证了电控系统的可行性,为进一步应用电磁驱动配气机构提高发动机性能的研究打下了基础。

关键词：汽油机电磁驱动配气机构电控系统

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电磁驱动配气机构在汽油机上的应用研究

电磁驱动配气机构在汽油机上的应用研究

作者：徐明海南京理工大学

学位级别：硕士

自行研制的电磁驱动配气机构能够在全工况范围内根据发动机实际工况对气门运动规律进行独立、连续、实时地全柔性化调节,具有提高汽车节能环保性能的巨大潜力。为了将该新型电磁驱动配气机构应用到实际发动机中,对其可行性和优越性作进... 详细信息

自行研制的电磁驱动配气机构能够在全工况范围内根据发动机实际工况对气门运动规律进行独立、连续、实时地全柔性化调节,具有提高汽车节能环保性能的巨大潜力。为了将该新型电磁驱动配气机构应用到实际发动机中,对其可行性和优越性作进一步试验验证,本文开展了以下几个方面的研究工作：(1)对应用电磁驱动配气机构取代节气门实现负荷调节功能开展了研究。建立了原机和电磁驱动配气机构发动机的仿真模型,完成了发动机工作过程数值模拟,获得了不同负荷工况下电磁驱动配气机构发动机进气门开启持续期的MAP图。(2)完成了发动机的改装和试验台架的建立,搭建了发动机台架试验的测控系统。其中发动机的改装除了气缸盖上电磁驱动配气机构的安装外,还对发动机燃油供给系统、进气系统和冷却系统等作了必要的改动。试验台架的建立主要包括发动机的支撑和隔振的结构设计,联轴器的选择等,以及加工装配、发动机安装等工作。(3)完成了电磁驱动配气机构发动机的控制系统的方案论证。对发动机和电磁驱动配气机构集成控制器方案以及发动机控制器和电磁驱动配气机构控制器联合控制方案进行了比较。(4)在发动机未运转的工况下,先行完成了电磁驱动配气机构性能试验,结果表明,所研制的电磁驱动配气机构气门最大升程为8mm,开启／关闭过渡时间为4ms,可以持续稳定运行并实时调节配气相位及气门升程。(5)完成了原机的性能试验,实现了电磁驱动配气机构发动机的着火运转,进行了怠速工况调试并确定了怠速工况下进、排气门最大升程等参数,为进一步开展深入的试验研究打下了良好的基础。

关键词：电磁驱动配气机构无凸轮发动机发动机工作过程数值模拟发动机试验台架性能试验

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电磁驱动配气机构的反演滑模控制

中国机械工程 2020年第3期31卷 274-280,288页

作者：范爱民常思勤陈慧涛南京理工大学机械工程学院

为了满足电磁气门的应用要求,在分析自行研制的电磁驱动配气机构结构特点和建立其数学模型的基础上,提出了一种电磁驱动配气机构新型控制方法,该控制方法是基于反演法思想,将自适应控制与滑模控制优点相结合的复合型控制方法。仿真结果... 详细信息

为了满足电磁气门的应用要求,在分析自行研制的电磁驱动配气机构结构特点和建立其数学模型的基础上,提出了一种电磁驱动配气机构新型控制方法,该控制方法是基于反演法思想,将自适应控制与滑模控制优点相结合的复合型控制方法。仿真结果表明,该控制方法可以精确控制气门运动,对系统参数变化和外部干扰均具有良好的鲁棒性能。为了验证该控制方法的有效性,建立实验平台进行了实验。当设定气门升程为8 mm,理想气门过渡时间为4.8 ms时,实验结果与仿真结果相近。由实验结果可知,气门过渡时间为3.3 ms,落座速度为0.055 m/s。

关键词：电磁驱动配气机构反演控制自适应控制滑模控制鲁棒性

电磁驱动配气机构的发动机分缸工作一致性控制

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中国机械工程 2019年第21期30卷 2546-2553页

作者：徐亚旋刘梁常思勤胡茂杨南京理工大学机械工程学院

为了提高发动机分缸工作的一致性,基于电磁驱动配气机构(EMVT),提出了一种分缸空燃比控制方法来减小各缸间的空燃比差异和转矩差异。应用衰减记忆卡尔曼滤波算法建立了稳态工况下的分缸空燃比观测器,并基于差分进化算法进行参数辨识,仅... 详细信息

为了提高发动机分缸工作的一致性,基于电磁驱动配气机构(EMVT),提出了一种分缸空燃比控制方法来减小各缸间的空燃比差异和转矩差异。应用衰减记忆卡尔曼滤波算法建立了稳态工况下的分缸空燃比观测器,并基于差分进化算法进行参数辨识,仅通过一个宽域氧传感器(UEGO)完成了参数辨识及分缸空燃比的估计。最后根据空燃比差异,应用EMVT独立调节各缸进气持续期,实现了分缸空燃比一致性控制。在GT-Power和Simulink中分别建立了发动机模型以及空燃比估计控制模型,联合仿真结果表明:在稳态工况下,缸间空燃比差异由2.6%减小至0.05%,缸间转矩差异由4.51%减小至0.25%。

关键词：电磁驱动配气机构分缸空燃比衰减记忆卡尔曼滤波差分进化算法进气调节

基于电磁驱动配气机构的发动机燃油经济性研究

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车用发动机 2017年第5期 27-33页

作者：许江涛常思勤王天波刘梁南京理工大学江苏南京210091 南京工业职业技术学院江苏南京210023

基于全柔性化的电磁驱动配气技术,针对发动机低转速小负荷工况工质运动强度不足的问题,提出了一种新的进气策略以有效改善发动机的经济性。其机理是调节气门开启规律使进气初期完成绝大部分充气量,抑制泵气损失的过度增加,进气后期采用... 详细信息

基于全柔性化的电磁驱动配气技术,针对发动机低转速小负荷工况工质运动强度不足的问题,提出了一种新的进气策略以有效改善发动机的经济性。其机理是调节气门开启规律使进气初期完成绝大部分充气量,抑制泵气损失的过度增加,进气后期采用较低的升程以保证缸内较高的工质运动强度。通过与其他策略的对比分析可知,新策略在泵气损失和工质运动强度的变化上达到一个良好的平衡,更有利于改善发动机中低转速中小负荷工况的燃油经济性。

关键词：电磁驱动配气机构湍动能泵气损失控制策略燃油经济性

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电磁驱动配气机构有限元强度分析

内燃机与配件 2020年第5期 53-55页

作者：张海明刘文莫依琳江苏大学镇江212013

全球汽车保有量每年都在不断地增加,汽车工业的高速发展给全社会带来资源短缺和环境污染的问题。提高发动机燃烧效率是传统汽车节能减排的重要方面。本项目研究一种新型的电磁驱动配气机构用来取代原有的凸轮轴配气机构,以克服由于凸轮... 详细信息

全球汽车保有量每年都在不断地增加,汽车工业的高速发展给全社会带来资源短缺和环境污染的问题。提高发动机燃烧效率是传统汽车节能减排的重要方面。本项目研究一种新型的电磁驱动配气机构用来取代原有的凸轮轴配气机构,以克服由于凸轮轮廓固定而导致的配气定时和升程无法调节的弊端。它能更灵活的的控制气门的升程,开闭定时从而可以提高燃烧的效率和燃油经济性,降低污染。本文先利用有限元Maxwell 2D模块计算气门所受的电磁力大小,再建立电磁驱动配气机构的有限元静力模型,利用Workbench计算机构的应变和应力值,检验其强度是否满足要求。

关键词：电磁驱动配气机构电磁力有限元分析

应用电磁驱动配气机构的单缸汽油机控制技术研究

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应用电磁驱动配气机构的单缸汽油机控制技术研究

作者：刘学良南京理工大学

学位级别：硕士

通过电磁驱动配气机构,可以灵活地调节气门升程、开启相位、关闭相位等气门参数,利用气门调节发动机所需要的循环进气量,根据不同的工况调节配气使发动机工作在最佳状态,提高发动机的性能并起到节能减排的效果。设计一款适用于电磁驱动... 详细信息

通过电磁驱动配气机构,可以灵活地调节气门升程、开启相位、关闭相位等气门参数,利用气门调节发动机所需要的循环进气量,根据不同的工况调节配气使发动机工作在最佳状态,提高发动机的性能并起到节能减排的效果。设计一款适用于电磁驱动配气机构发动机的电控系统,提出相应的控制策略,实现新装置发动机的正常运转,推进电磁驱动配气机构的应用。本文主要在以下几个方面展开了相关研究工作:(1)对应用电磁驱动配气机构的发动机进行了进一步改造,完成发动机所需传感器的分析,并相应地增删了部分传感器。完成了试验系统设计和试验安排,主要包括倒拖试验和运行试验两个阶段的试验系统的准备和台架构建工作。(2)完成了发动机电控系统的硬件电路设计。基于原机的传感器和执行器,将其与电磁驱动配气机构的控制电路集成于一体,设计出一款新的电控系统用于发动机控制。主要包括传感器电路的设计、驱动电路的设计以及电路的抗干扰设计等内容。(3)提出发动机试验过程中的控制策略。对控制程序进行了整体的设计,完成程序框架构建和主要子程序的编写工作。给出了曲轴信号、进气流量等重要传感器信号的处理和计算方法,着重阐述了在不同工况下各气门参数的作用和控制策略,还对喷油、点火的控制策略进行了介绍。(4)完成了发动机的倒拖试验。利用变频调速电机来对发动机进行倒拖,实现发动机在不同转速下的非点火运转,验证了电控系统的可行性和稳定性,对电磁驱动配气机构的配气特性进行了一定研究,测得进气量脉谱图并修正了气门的控制参数。(5)完成了初步的发动机运转试验。利用自行设计的电控系统实现了发动机的成功运转,主要采用基于转速的增量式PID控制算法实现了发动机在不同转速下的怠速及不同转速间的调速过程,并进行了加载试验。试验验证了电磁气门在调节负荷方面的作用,并对以后的研究打下良好基础。

关键词：电磁驱动配气机构单缸汽油机电控系统控制策略气门参数

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应用电磁驱动配气机构提高发动机性能研究

应用电磁驱动配气机构提高发动机性能研究

作者：孙宾宾南京理工大学

学位级别：硕士

作者所在课题组研制的动圈式电磁驱动配气机构能够实现根据发动机工况对每气门的运动规律进行独立、连续可变、实时地调节,从而显著地改善发动机的动力性、经济性和环保性,是实现汽车行业可持续发展的有效手段之一。但在将该新型配气机... 详细信息

作者所在课题组研制的动圈式电磁驱动配气机构能够实现根据发动机工况对每气门的运动规律进行独立、连续可变、实时地调节,从而显著地改善发动机的动力性、经济性和环保性,是实现汽车行业可持续发展的有效手段之一。但在将该新型配气机构应用于发动机前,仍存在着在空间有限的发动机缸盖上安装困难、最优气门运动模式仍未确定以及发动机部分工况下有待研究的基于电磁驱动配气机构的特有技术方案等急需解决的问题。因此,为了深入研究上述问题,论文开展了以下主要研究工作： (1)完成了电磁驱动配气机构的性能测试工作,结果表明,该配气机构的过渡时间为4ms,气门的最大升程为8mm。利用三维建模软件研究了电磁驱动配气机构安装过程出现的结构上干涉等问题,并对首轮样机方案进行了改进,改进后的最终配气机构方案可以解决安装过程所存在的相关问题。为电磁驱动配气机构进一步在多缸发动机上的装机试验打下了良好的基础。 (2)建立了发动机工作过程数值仿真模型。分析了Fractal准维燃烧模型所推荐的残余废气系数对层流火焰传播速度影响参数的不足之处,并结合相关理论公式对该参数进行了修正。通过试验数据验证了模型的可靠性,并介绍了建立电磁驱动配气机构发动机模型时气门运动曲线的处理方法。 (3)提出并确定了基于电磁驱动配气机构的单进气门二次开启内部EGR技术方案。明确了进气门早关技术具有解决内部EGR所存在的废气冷却困难的优势。研究结果表明,在车用发动机工作的中低转速、部分负荷的典型工况下,该内部EGR技术方案能够使发动机NO、排放以及经济性均得到明显地改善。 (4)对不同工况下的单个电磁驱动进气门的功耗进行了分析研究,比较了基于电磁驱动配气机构单进气门和双进气门工作模式下发动机泵气损失的变化规律,并最终确定了单进气门工作模式对发动机经济性的影响程度。通过CFD数值计算方法研究比较了单进气门和双进气门工作模式下整个进气过程工质运动速度和强度的变化情况,结果表明,与双进气门工作模式相比较,单进气门模式对于提高工质运动速度和强度具有较大优势,并最终提出了在保证发动机不同气门工作模式满负荷充气效率的前提下优先选择单进气门工作模式的结论。 (5)建立了基于遗传算法的优化平台。在此基础上,研究了不同的排气门曲线下(凸轮驱动),单独优化电磁驱动进气门后发动机相关性能的变化情况,并确定了合适的排气门曲线。确定了单/双进气门工作模式的切换工况线。绘制了发动机不同负荷工况下电磁驱动配气机构最优进气门关闭角的MAP图。

关键词：车用汽油机电磁驱动配气机构内部EGR NOx排放节能