电磁驱动配气机构内执行器的机理分析(附件)
与常规发动机中的凸轮驱动配气机构相比，电磁驱动配气机构可克服凸轮线型的约束，实现发动机气门的开闭时刻、升程及运动规律在运行范围内的全柔性化调节，使发动机在各工况下都以最佳性能运行，可显著改善发动机的动力性、经济性和排放性能。电磁直线执行器是电磁驱动配气机构的重要动力部件，其性能的高低直接决定电磁驱动配气机构性能的优劣，进而影响发动机的工作性能。本文通过对各种电磁直线执行器性能的对比分析，确定以动圈式电磁直线执行器为研究对象，运用机械设计、电磁理论方面的知识，分析动圈式电磁直线执行器的工作原理，并依据其设计要求确定出其结构参数，最后通过AUTOCAD软件对动圈式电磁直线执行器进行了工程图绘制。关键词 电磁驱动配气机构，电磁直线执行器，工作原理，结构参数
目 录
1 绪论..............................................................1
1.1 课题研究背景及意义..............................................1
1.2 电磁驱动配气机构的发展概述......................................2
1.3 电磁直线执行器的发展和国内外的现状..............................3
1.3.1 电磁直线执行器的发展概述......................................3
1.3.2 电磁直线执行器的国内外研究现状................................4
2 电磁直线执行器的方案设计..........................................5
2.1 电磁直线执行器的设计要求........................................5
2.2 电磁直线执行器的分类............................................6
2.3 电磁直线执行器的方案评估及确定............................... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
...8
3 动圈式电磁直线执行器的机理分析....................................9
4 动圈式电磁直线执行器的结构设计...................................12
4.1 动圈式电磁直线执行器的设计指标.................................12
4.2 动圈式电磁直线执行器磁路结构参数的设计.........................12
4.3 线圈绕组的设计.................................................13
4.3.1 线圈绕组布置形式的设计.......................................13
4.3.2 线圈绕组尺寸的设计...........................................14
4.4 各部件材料的确定...............................................15
4.4.1 永磁体材料的确定..............................................15
4.4.2 线圈骨架材料的确定...........................................16
4.4.3 磁轭和端盖材料的确定.........................................17
4.5 动圈式电磁直线执行器的工程图绘制...............................18
结论................................................................19
致谢................................................................10
参考文献............................................................21
附录 1 绪论
1．1 课题研究背景及意义
近年来，我国汽车保有量出现井喷式增长，截止2015年，我国全年产量已达1500万辆，我国现已成为世界第一大汽车生产和消费大国。汽车工业作为推动国民经济增长的重要产业，消耗大量石油资源的同时也造成了严重的环境污染。据统计，我国石油消耗量持续增长，中国的石油对外依存度已经超过50%。因此，无论是为了推动国民经济健康可持续发展，还是为了解决全球能源和环境问题，都应对汽车的排放特性和燃油经济性提出更高的要求。
在传统内燃机中，以汽油机缸内直喷技术为代表的燃油喷射技术已日渐成熟，而内燃机配气机构的技术创新也正在进行中[1]。根据不同的驱动方式，发动机的配气机构可分为常规凸轮配气机构和无凸轮配气机构两大类。在传统内燃机中，气门由机械凸轮机构驱动，凸轮的线型约束了气门的运动。虽然可变气门配气机构通过改变凸轮线型来优化气门的运动规律，使发动机的性能在一定程度上得到改善，但是这仍无法消除凸轮线型的影响，很难满足不同工况下动力性和燃油经济性的需求。无凸轮配气机构一般可分为电液式、电气式和电磁式，三者均取消了凸轮轴，分别采用液压、气压或是电磁力驱动气门，可实现发动机气门运动规律在运行范围内的全柔性化调节，从而使发动机在各工况下以最佳性能运行。
电液驱动配气机构由机械系统、液压系统和电控系统三个系统组成，如图1.1所示。机械系统由与气门连接的液压柱塞和弹簧组成；液压系统利用电磁阀改变液体的流动方向来控制柱塞的运动规律，进而完成气门运动规律的全柔性化调节；根据发动机的工作条件，电子控制系统确定气门正时和运行路径，并通过控制电磁阀的开关来实现具体的的运动规律。电液驱动配气机构取消了凸轮轴，利用可压缩液体的弹性性质对气门的关闭或开启进行减速或是加速作用，从而实现发动机运动规律的连续的可变调节，可有效减少气门运动过程中的能量损失，虽然目前电液驱动配气机构已在大型车辆应用，但是存在气门落座速度比较高、液体介质泄露会对环境造成污染、系统复杂制造成本高、响应特性无法满足发动机高速工况的要求等问题，所以有逐渐被取代的趋势。
目 录
1 绪论..............................................................1
1.1 课题研究背景及意义..............................................1
1.2 电磁驱动配气机构的发展概述......................................2
1.3 电磁直线执行器的发展和国内外的现状..............................3
1.3.1 电磁直线执行器的发展概述......................................3
1.3.2 电磁直线执行器的国内外研究现状................................4
2 电磁直线执行器的方案设计..........................................5
2.1 电磁直线执行器的设计要求........................................5
2.2 电磁直线执行器的分类............................................6
2.3 电磁直线执行器的方案评估及确定............................... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
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3 动圈式电磁直线执行器的机理分析....................................9
4 动圈式电磁直线执行器的结构设计...................................12
4.1 动圈式电磁直线执行器的设计指标.................................12
4.2 动圈式电磁直线执行器磁路结构参数的设计.........................12
4.3 线圈绕组的设计.................................................13
4.3.1 线圈绕组布置形式的设计.......................................13
4.3.2 线圈绕组尺寸的设计...........................................14
4.4 各部件材料的确定...............................................15
4.4.1 永磁体材料的确定..............................................15
4.4.2 线圈骨架材料的确定...........................................16
4.4.3 磁轭和端盖材料的确定.........................................17
4.5 动圈式电磁直线执行器的工程图绘制...............................18
结论................................................................19
致谢................................................................10
参考文献............................................................21
附录 1 绪论
1．1 课题研究背景及意义
近年来，我国汽车保有量出现井喷式增长，截止2015年，我国全年产量已达1500万辆，我国现已成为世界第一大汽车生产和消费大国。汽车工业作为推动国民经济增长的重要产业，消耗大量石油资源的同时也造成了严重的环境污染。据统计，我国石油消耗量持续增长，中国的石油对外依存度已经超过50%。因此，无论是为了推动国民经济健康可持续发展，还是为了解决全球能源和环境问题，都应对汽车的排放特性和燃油经济性提出更高的要求。
在传统内燃机中，以汽油机缸内直喷技术为代表的燃油喷射技术已日渐成熟，而内燃机配气机构的技术创新也正在进行中[1]。根据不同的驱动方式，发动机的配气机构可分为常规凸轮配气机构和无凸轮配气机构两大类。在传统内燃机中，气门由机械凸轮机构驱动，凸轮的线型约束了气门的运动。虽然可变气门配气机构通过改变凸轮线型来优化气门的运动规律，使发动机的性能在一定程度上得到改善，但是这仍无法消除凸轮线型的影响，很难满足不同工况下动力性和燃油经济性的需求。无凸轮配气机构一般可分为电液式、电气式和电磁式，三者均取消了凸轮轴，分别采用液压、气压或是电磁力驱动气门，可实现发动机气门运动规律在运行范围内的全柔性化调节，从而使发动机在各工况下以最佳性能运行。
电液驱动配气机构由机械系统、液压系统和电控系统三个系统组成，如图1.1所示。机械系统由与气门连接的液压柱塞和弹簧组成；液压系统利用电磁阀改变液体的流动方向来控制柱塞的运动规律，进而完成气门运动规律的全柔性化调节；根据发动机的工作条件，电子控制系统确定气门正时和运行路径，并通过控制电磁阀的开关来实现具体的的运动规律。电液驱动配气机构取消了凸轮轴，利用可压缩液体的弹性性质对气门的关闭或开启进行减速或是加速作用，从而实现发动机运动规律的连续的可变调节，可有效减少气门运动过程中的能量损失，虽然目前电液驱动配气机构已在大型车辆应用，但是存在气门落座速度比较高、液体介质泄露会对环境造成污染、系统复杂制造成本高、响应特性无法满足发动机高速工况的要求等问题，所以有逐渐被取代的趋势。
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