本田汽車公司研發(fā)的可變氣門正時(shí)和升程電子控制系統(tǒng)(VTEC),是世界上第一個(gè)能同時(shí)控制氣門開閉時(shí)間和升程兩種情況的氣門控制系統(tǒng)。VTEC控制電磁閥,簡稱VTEC閥,是系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件。由于目前國內(nèi)該產(chǎn)品正處于仿制階段,相關(guān)設(shè)備大多需要從國外進(jìn)口。為提供一個(gè)可靠的檢測結(jié)果,需研發(fā)一款可靠、穩(wěn)定的VTEC閥綜合性能測試系統(tǒng),同時(shí)為了研究VTEC閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與其性能的關(guān)系,建立VTEC閥的仿真模型,不僅能大大縮短研發(fā)周期,而且降低了研發(fā)成本。本文通過對(duì)VTEC閥的結(jié)構(gòu)及其工作原理的詳細(xì)分析,闡述了VTEC閥的開關(guān)特性、響應(yīng)特性、壽命特性、流量特性等性能指標(biāo)的定義。從設(shè)計(jì)角度出發(fā),為了提高VTEC閥的工作性能,根據(jù)VTEC閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料特性,使用電磁仿真軟件Maxwell,建立了VTEC閥的二維有限元仿真模型,仿真出其相關(guān)性能曲線,研究了線圈匝數(shù)、氣隙長度等參數(shù)對(duì)VTEC閥開關(guān)性能的影響,確定了各個(gè)零部件對(duì)VTEC閥整體性能的影響因子。同時(shí),為了測試VTEC閥的性能參數(shù),本文設(shè)計(jì)出一套完整的測試方案,測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為硬件和軟件兩個(gè)部分,硬件部分包括液壓站模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和驅(qū)動(dòng)控制模塊。液壓站模塊實(shí)現(xiàn)了VTEC閥使用環(huán)境的模擬,數(shù)據(jù)采集和驅(qū)動(dòng)控制模塊實(shí)現(xiàn)了流量、壓力、溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集以及對(duì)執(zhí)行測試動(dòng)作的控制。軟件部分包括上位機(jī)程序、下位機(jī)程序。上位機(jī)程序完成了整個(gè)測試流程的控制,測試數(shù)據(jù)的接收、分析、存儲(chǔ)等,以及從“電-流量”角度分析出VTEC閥的開關(guān)特性。下位機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)了流量、壓力數(shù)據(jù)采集,計(jì)算和實(shí)時(shí)顯示,并且通過與上位機(jī)的通信,解析上位機(jī)指令完成各種動(dòng)作。本文最后通過實(shí)際測試與仿真數(shù)據(jù)的對(duì)比,分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)VTEC閥開關(guān)性能的影響,為VTEC閥的改進(jìn)提供了理論依據(jù),同時(shí)從電-力-位移-流量四個(gè)方面聯(lián)合分析了測試與仿真數(shù)據(jù),結(jié)果表明,測試數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)基本一致,驗(yàn)證了測試系統(tǒng)與仿真參數(shù)設(shè)置的有效性和可靠性。測試系統(tǒng)與仿真模型的相互結(jié)合,共同完成了VTEC閥的測試與改進(jìn)。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U467
【部分圖文】：

圖 1-1 III-Yong Lee 的電磁閥測試平臺(tái)實(shí)物圖比，由于在電磁閥領(lǐng)域起步較晚，使得我國的電展也比較緩慢。早期的測試設(shè)備使用電子元件組元件的誤差導(dǎo)致測試設(shè)備的差別比較大，測量精求。同時(shí)電路的固定使得測試設(shè)備功能單一，可磁閥的測試。為了改變這種現(xiàn)狀，國內(nèi)的科研人中在高校與研究機(jī)構(gòu)。東北大學(xué)的張憲一研制出一款氣介質(zhì)電磁閥測試磁閥[21]。測試系統(tǒng)簡圖如圖 1-2 所示。該系統(tǒng)具封測量、泄露測量、耐壓測量、Kv 值測量和壽虛擬儀器技術(shù)、PLC 技術(shù)、OPC 技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了極大提高了檢測效率。但該系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，缺少

西南交通大學(xué)的王小飛針對(duì) HDX 型電力機(jī)車中的 VE3 型電磁設(shè)計(jì)出一套電磁閥測試系統(tǒng)[22]。該系統(tǒng)采用 VB 軟件編寫，通過模塊化編程法，增加了系統(tǒng)的靈活性。同時(shí)，在軟件中也實(shí)現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)的校正。在后的使用中，通過數(shù)據(jù)對(duì)比，分析了系統(tǒng)誤差，采用了數(shù)字濾波等一系列的術(shù)，最終成功的減少了系統(tǒng)的誤差，保證了系統(tǒng)的準(zhǔn)確定與可靠性。2011 年，長春理工大學(xué)的余九州基于虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)出一套電磁閥的試系統(tǒng)，成功測量出電磁閥的啟動(dòng)時(shí)間等一系列關(guān)鍵參數(shù)[23]。圖 1-3 是其系統(tǒng)理框圖。該系統(tǒng)充分利用虛擬儀器技術(shù)以及計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，具良好的人機(jī)互動(dòng)，也提高了系統(tǒng)的靈活性。同時(shí)，采用差動(dòng)輸入、使用屏蔽等一系列的抗干擾措施，成功地減少了誤差，提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

圖 1-3 電磁閥測試系統(tǒng)原理框圖學(xué)的流體動(dòng)力及機(jī)電系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要從事氣動(dòng)，目前國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，在該領(lǐng)域取得了豐盛的成果途的電磁閥測試系統(tǒng)，這些系統(tǒng)精度高、功能強(qiáng)大。同電磁閥測試設(shè)備[24]。比如，2013 年，浙江大學(xué)的蘇杰研ux 的氣動(dòng)電磁閥動(dòng)態(tài)特性測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要測量閥腔壓力能完成氣動(dòng)電磁閥的響應(yīng)測試、流量測試、壽命的測試控制軟件在硬件平臺(tái)的移植和開發(fā)，該系統(tǒng)數(shù)據(jù)分用性較強(qiáng)，還具有人性化的交互界面。比國內(nèi)外電磁閥測試系統(tǒng)的發(fā)展歷程可知，基于信息技先進(jìn)技術(shù)的解決方案是未來電磁閥測試系統(tǒng)發(fā)展的必然對(duì)于電磁閥的研究，越來越多的人開始對(duì)電磁閥進(jìn)行仿對(duì)電磁閥進(jìn)行建模仿真研究，采用仿真與測試聯(lián)合分析閥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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