【摘要】：高速電磁閥是電控燃油噴射系統(tǒng)的關(guān)鍵執(zhí)行器。其強電磁力和快速響應(yīng)特性直接影響燃油噴射的控制精度及靈活噴射規(guī)律,因此提高高速電磁閥的靜態(tài)和動態(tài)特性對燃油噴射具有重要意義。本文以一種具有低功耗,強電磁力,高響應(yīng)特性的永磁高速電磁閥為研究對象,對其建立磁網(wǎng)絡(luò)模型并進行靜動態(tài)性能研究。首先,對磁網(wǎng)絡(luò)分析法進行闡述,考慮系統(tǒng)的漏磁和邊緣效應(yīng),對常規(guī)高速電磁閥和永磁高速電磁閥的靜態(tài)磁網(wǎng)絡(luò)模型進行建立,利用Steffensen加速迭代法進行求解。在靜態(tài)模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合電路子模型和機械運動子模型,同時采用四階龍格庫塔微分方程求解方法創(chuàng)建永磁高速電磁閥動態(tài)數(shù)學(xué)模型。利用MATLAB平臺開發(fā)高速電磁閥磁網(wǎng)絡(luò)仿真分析軟件,對軟件的架構(gòu)和磁網(wǎng)絡(luò)核心計算求解流程進行闡述,對磁網(wǎng)絡(luò)分析軟件流程進行說明,利用試驗測試平臺對電磁閥的靜動態(tài)響應(yīng)進行驗證,對仿真模型的準確性加以驗證,得到利用磁網(wǎng)絡(luò)法與試驗的靜態(tài)電磁力誤差約為5.1%,動態(tài)仿真模型最大誤差為4.3%,證明了該模型可以實現(xiàn)計算精度和速度的兼顧。根據(jù)高速電磁閥磁網(wǎng)絡(luò)模型對永磁高速電磁閥的靜、動態(tài)特性進行研究。靜態(tài)特性主要選取了主磁極半徑、銜鐵厚度、線圈匝數(shù)、工作氣隙和永磁環(huán)高度等研究參數(shù),揭示了高速電磁閥的電磁力輸出和各部分的磁通特性變化規(guī)律。對于永磁高速電磁閥的動態(tài)特性研究,得出以驅(qū)動電壓、彈簧預(yù)緊力、永磁體高度、殘余氣隙為例對高速電磁閥動態(tài)響應(yīng)均具有影響,需要綜合考慮。為提高永磁高速電磁閥的動態(tài)響應(yīng)提供了理論支持,對提高電控燃油噴射系統(tǒng)的性能具有重要實用價值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK423
【圖文】：

作為柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，高速電磁閥的響應(yīng)速度、流通能力等需要具有很高的標準，接下來將從結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動與控制、研究方法等方面對高速電磁閥進行相關(guān)研究內(nèi)容的介紹。1.2.1 結(jié)構(gòu)形式國外對于高速電磁閥的研究是伴隨著柴油機電控噴射系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的，早在五十年代末就開始了數(shù)字閥的研制工作。最早開發(fā)并應(yīng)用于高速電磁閥上的一類電磁鐵是常規(guī)“E”型電磁鐵，如圖 1.1，該電磁閥具有結(jié)構(gòu)簡單、形狀規(guī)則的特點，但存在電磁力與響應(yīng)速度之間的矛盾，即為了增大電磁力，銜鐵質(zhì)量增大速度大于電磁力的增大速度[22]為了解決 E 型電磁閥的問題，國內(nèi)外研究人員從 E 型電磁閥的結(jié)構(gòu)出發(fā)進行改造。圖1.2 所示的為最常見的一種改動，E 型螺線管電磁閥，將原來的方形結(jié)構(gòu)改變?yōu)榄h(huán)形結(jié)構(gòu)，主要包括 E 型鐵芯、勵磁線圈和銜鐵三部分，與圖 1.1 進行比較可以看出結(jié)構(gòu)變得緊湊，運動件質(zhì)量減小，電磁力更大，從而成為電控噴油器中應(yīng)用最廣的一類電磁閥，但該電磁閥存在電磁力提高并不能使動態(tài)速度提高的不足。

作為柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，高速電磁閥的響應(yīng)速度、流通能力等需要具有很高的標準，接下來將從結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動與控制、研究方法等方面對高速電磁閥進行相關(guān)研究內(nèi)容的介紹。1.2.1 結(jié)構(gòu)形式國外對于高速電磁閥的研究是伴隨著柴油機電控噴射系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的，早在五十年代末就開始了數(shù)字閥的研制工作。最早開發(fā)并應(yīng)用于高速電磁閥上的一類電磁鐵是常規(guī)“E”型電磁鐵，如圖 1.1，該電磁閥具有結(jié)構(gòu)簡單、形狀規(guī)則的特點，但存在電磁力與響應(yīng)速度之間的矛盾，即為了增大電磁力，銜鐵質(zhì)量增大速度大于電磁力的增大速度[22]為了解決 E 型電磁閥的問題，國內(nèi)外研究人員從 E 型電磁閥的結(jié)構(gòu)出發(fā)進行改造。圖1.2 所示的為最常見的一種改動，E 型螺線管電磁閥，將原來的方形結(jié)構(gòu)改變?yōu)榄h(huán)形結(jié)構(gòu)，主要包括 E 型鐵芯、勵磁線圈和銜鐵三部分，與圖 1.1 進行比較可以看出結(jié)構(gòu)變得緊湊，運動件質(zhì)量減小，電磁力更大，從而成為電控噴油器中應(yīng)用最廣的一類電磁閥，但該電磁閥存在電磁力提高并不能使動態(tài)速度提高的不足。

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