1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)變氣門技術(shù)的發(fā)展已有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，但由于采用凸輪軸驅(qū)動(dòng)氣門啟閉方式配氣一直存在高能耗和高污染的問題。隨著電液可變氣門技術(shù)的出現(xiàn)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門配氣方式以及可調(diào)節(jié)性都得到了很大的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性也得到了很大的改善。但電液可變氣門技術(shù)目前由于受到控制元件操作頻率低的限制一直無法滿足高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求，因而本文提出采用高速開關(guān)閥控制電液可變氣門系統(tǒng)，并且將重點(diǎn)放在高頻電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的研制上。
　　 本文通過

2、對(duì)比不同電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的優(yōu)缺點(diǎn)并結(jié)合電液可變氣門系統(tǒng)的高頻響要求，決定采用螺管式電磁鐵配以小匝數(shù)、大電流以及反接卸荷回路PWM控制電路實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)閥的高頻響要求，并且借助Ansoft電磁場(chǎng)有限元仿真軟件，對(duì)隔磁角、隔磁長(zhǎng)度、銜鐵長(zhǎng)度等影響開關(guān)電磁鐵性能的并且通過經(jīng)驗(yàn)公式無法獲得的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終確定了高頻電磁鐵的所有結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　 本文通過對(duì)高速開關(guān)閥不同閥芯結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析，決定采用傳統(tǒng)的滑閥式閥芯結(jié)構(gòu)，從而有效避

3、免了高頻響條件下液動(dòng)力的影響。通過閥芯結(jié)構(gòu)改進(jìn)，有效地降低了閥芯質(zhì)量，并且通過對(duì)比彈簧和液壓力兩種回復(fù)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，最后決定采用優(yōu)化剛度的彈簧回復(fù)，有效地平衡了閥芯開啟和關(guān)閉時(shí)間。在AMESim環(huán)境下搭建了高速開關(guān)閥的空載流量特性、空載壓力特性以及帶負(fù)載條件下的仿真模型。通過仿真分析，優(yōu)化了高速開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并建立了空載流量—占空比特性和空載壓力—占空比特性曲線。在有負(fù)載仿真模型的分析中，液壓缸的最大行程達(dá)到了10mm，能夠滿足電液

4、可變氣門升程要求。此外，本文還將液壓力回復(fù)模型下的仿真結(jié)果與彈簧回復(fù)模型下的仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明：彈簧回復(fù)比液壓力回復(fù)具備更好的響應(yīng)特性，并且系統(tǒng)壓力不會(huì)受到限制。
　　 通過Fluent軟件的前處理器Gambit建立了高速開關(guān)閥內(nèi)部流道流場(chǎng)仿真模型，通過仿真分析獲得了不同閥口開度下的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力、瞬態(tài)液動(dòng)力隨閥口開度的變化曲線，獲得了不同閥口開度時(shí)流道內(nèi)油液壓力分布圖以及油液流速變化圖，通過分析對(duì)閥內(nèi)油液的湍流、漩渦以及

5、致噪因素等方面有了更為直觀的認(rèn)識(shí)。
　　 設(shè)計(jì)高頻電磁鐵以及高速開關(guān)閥的特性實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)獲得了高頻電磁鐵的靜態(tài)力—位移曲線和動(dòng)態(tài)電流上升曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該電磁鐵達(dá)到1.4mm行程只需2.0ms左右的時(shí)間，并且靜態(tài)下最大輸出力達(dá)到了295N。搭建了高速開關(guān)閥的空載流量特性實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)獲得了高速開關(guān)閥的空載流量特性曲線，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真分析結(jié)果基本吻合，文章還對(duì)兩種方法獲得的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。將所設(shè)計(jì)的高速開關(guān)閥應(yīng)用于電液

6、可變氣門系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在輸入信號(hào)頻率為133Hz，輸入電壓幅值為5V，彈簧剛度35N/mm，預(yù)緊力265N，系統(tǒng)壓力8.5MPa，流量20L/min的條件下，彈簧回復(fù)的氣門最大升程(10mm)比液壓力回復(fù)的氣門最大升程(8mm)高出25％，從而證實(shí)了高速開關(guān)閥及其電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的有效性。最后，本文還對(duì)200Hz信號(hào)輸入下的電液可變氣門系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：采用本文研制的高速開關(guān)閥，在其它條件不變的情況下，氣門最