【摘 要】
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在发动机中应用电磁全变气门可以改善发动机的动力性、经济性和排放性能,但仍存在气门落座冲击问题。针对该问题,本课题组提出一种基于磁流变缓冲器的落座缓冲方案,具有响应快,阻尼特性连续可调等优点。本文针对落座缓冲式电磁全可变气门的控制问题,开展了以下研究工作:(1)分析了落座缓冲式电磁全可变气门的系统组成与控制需求。阐述了此方案的工作原理,并从发动机气门快速响应及良好的落座性能两方面对控制需求进行了分析
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在发动机中应用电磁全变气门可以改善发动机的动力性、经济性和排放性能,但仍存在气门落座冲击问题。针对该问题,本课题组提出一种基于磁流变缓冲器的落座缓冲方案,具有响应快,阻尼特性连续可调等优点。本文针对落座缓冲式电磁全可变气门的控制问题,开展了以下研究工作:(1)分析了落座缓冲式电磁全可变气门的系统组成与控制需求。阐述了此方案的工作原理,并从发动机气门快速响应及良好的落座性能两方面对控制需求进行了分析。(2)建立了落座缓冲式电磁全可变气门的多物理场、多部件耦合的数学模型。构建了气门机构的动力学模型、电磁直线执行器模型、磁流变缓冲器模型,通过试验完成子模型验证及参数识别,研究了子模型耦合关系,建立了基于Matlab/Simulink的高阶非线性模型。(3)提出了气门分段控制策略。将气门运动过程分为过渡过程和落座过程两个阶段分别控制,并以行程10%作为两阶段切换点。过渡过程需满足快速响应需求,使用逆系统方法建立伪线性系统,使用状态反馈进行位移控制;落座过程需满足软着陆需求,在落座点进行雅各比线性化,使用内外双层控制器,外层使用线性二次调节器,内层使用半主动控制器,并进行仿真研究。(4)搭建了控制系统试验平台,并完成试验研究。在过渡过程,完成了气门开启时间、升程、开启持续期的变参数试验,最大位移误差0.05mm,过渡时间约4ms。在落座过程,当气门最大升程为8mm,落座速度由0.58m/s降至0.14m/s,落座速度降低75.8%,回弹高度由0.25mm降至0.05mm,回弹高度降低80%,得到良好的落座效果。
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