汽车燃油系统比例电磁阀关键技术的研究
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摘要
论文以汽车燃油系统比例电磁阀为研究对象，在综合分析了涉及的相关技术后，对这一领域进行了深入研究。论文对汽车液压技术进行系统研究并总结的基础上，分析了该比例电磁阀的关键性技术，集中进行了比例电磁铁、电磁阀阀口及驱动电路的研究。在比例电磁铁的设计中，对设计重点和难点进行了深入的研究，通过理论分析和有限元计算，确定了各结构参数之间的匹配关系和关键性影响因素；通过对比例电磁阀阀口流场研究，获得了保持阀口特性基本保持不变但对加工工艺要求不高的设计方案；在驱动电路设计上，采用先高压后低压的PWM驱动方法，有利于提高比例电磁铁的瞬态特性。
有关各章内容分述如下：
第一章，在综合国内外文献的基础上，对流体传动与控制技术在汽车各系统中的应用进行了综述性研究，并系统介绍了电磁阀在汽车系统中的应用，最后对车用电磁阀的关键技术与研究进行了论述。
第二章，结合铁磁材料特性和磁路的原理，对比例电磁铁进行了磁路分析，并对对电磁铁从理论上进行研究，建立了动态数学模型。
第三章，进行了磁场有限元分析，用MAXWELL进行了比例电磁铁方面的设计研究，全面分析了结构影响因素，并提出了相应了设计理念。
第四章，分析现有的比例电磁阀阀口与加工工艺要求，在保证流量系数、流量等特性不受影响的前提下改进了现有阀口，并用Fluent软件进行仿真验证。
第五章，结合电磁阀的特性，在借鉴传统电磁阀控制器的基础上，设计了阀的驱动电路，利用高低电压驱动的原理来达到高响应的目的。
Taking the injection system proportional solenoid valve as the object, the thesis researches the field exploringly after synthetically analyzing technology related to it. The thesis based on the overall vehicle hydraulic technology, it analyzes the pivotal technology related to injector solenoid valve, solenoid valve Proportional solenoid actuator, injector controller and valve also be researched. In the design of proportional solenoid actuator, emphases and difficulties have been researched deeply. Through analyzing academically and calculating finite element method, matching connection and key influencing factor among structural parameters are confirmed. In the design of controller, the thesis adopts the PWM drive method of high voltage first low voltage behind, it is advantageous for enhancing dynamic characteristic of proportional solenoid actuator. Through the research on hydrodynamics, the thesis obtains the design plan which basically remains valve characteristic the same but not highly requires machining technics.
This thesis covers six chapters, each chapter is discussed as follows.
Based on the current research situation in the domestic and abroad, Chapter One synthetically researches the application of Fluid Power Technology to vehicle drive system, transmission system、steering system、braking system and so on, then expatiates engine fuel injection system and pivotal technology related to it, the application of solenoid valve to vehicle also be introduced systemically. At last, the pivotal technology of common rail injector solenoid valve is discussed.Aim at characteristic which domestic vehicle hydraulic subject is not systematism and theorization, .
Chapter Two combines ferromagnetic material characteristic and magnetism principle, analyzes Proportional solenoid actuator with magnetism firstly, then researches solenoid actuator academically, finally constructs dynamic mathematic model.
Chapter Three first analyzes magnetic field with finite element method, then researches the design of proportional solenoid actuator with MAXWELL and comprehensively analyzes structural influencing factor , finally brings forward corresponding design principle.
Chapter Four analyzes current injection valve and machining technics request so that we can improve current valve under the premise of keeping flux coefficient and flux waiting characteristic from influence. At last, it is confirmed by the Fluent simulation research.
Based on traditional solenoid valve controller, Chapter Five combines the characteristic of solenoid valve and designs the controller of it, making use of high voltage and low voltage drive to achieve the aim of high response
有关各章内容分述如下：
第一章，在综合国内外文献的基础上，对流体传动与控制技术在汽车各系统中的应用进行了综述性研究，并系统介绍了电磁阀在汽车系统中的应用，最后对车用电磁阀的关键技术与研究进行了论述。
第二章，结合铁磁材料特性和磁路的原理，对比例电磁铁进行了磁路分析，并对对电磁铁从理论上进行研究，建立了动态数学模型。
第三章，进行了磁场有限元分析，用MAXWELL进行了比例电磁铁方面的设计研究，全面分析了结构影响因素，并提出了相应了设计理念。
第四章，分析现有的比例电磁阀阀口与加工工艺要求，在保证流量系数、流量等特性不受影响的前提下改进了现有阀口，并用Fluent软件进行仿真验证。
第五章，结合电磁阀的特性，在借鉴传统电磁阀控制器的基础上，设计了阀的驱动电路，利用高低电压驱动的原理来达到高响应的目的。
Taking the injection system proportional solenoid valve as the object, the thesis researches the field exploringly after synthetically analyzing technology related to it. The thesis based on the overall vehicle hydraulic technology, it analyzes the pivotal technology related to injector solenoid valve, solenoid valve Proportional solenoid actuator, injector controller and valve also be researched. In the design of proportional solenoid actuator, emphases and difficulties have been researched deeply. Through analyzing academically and calculating finite element method, matching connection and key influencing factor among structural parameters are confirmed. In the design of controller, the thesis adopts the PWM drive method of high voltage first low voltage behind, it is advantageous for enhancing dynamic characteristic of proportional solenoid actuator. Through the research on hydrodynamics, the thesis obtains the design plan which basically remains valve characteristic the same but not highly requires machining technics.
This thesis covers six chapters, each chapter is discussed as follows.
Based on the current research situation in the domestic and abroad, Chapter One synthetically researches the application of Fluid Power Technology to vehicle drive system, transmission system、steering system、braking system and so on, then expatiates engine fuel injection system and pivotal technology related to it, the application of solenoid valve to vehicle also be introduced systemically. At last, the pivotal technology of common rail injector solenoid valve is discussed.Aim at characteristic which domestic vehicle hydraulic subject is not systematism and theorization, .
Chapter Two combines ferromagnetic material characteristic and magnetism principle, analyzes Proportional solenoid actuator with magnetism firstly, then researches solenoid actuator academically, finally constructs dynamic mathematic model.
Chapter Three first analyzes magnetic field with finite element method, then researches the design of proportional solenoid actuator with MAXWELL and comprehensively analyzes structural influencing factor , finally brings forward corresponding design principle.
Chapter Four analyzes current injection valve and machining technics request so that we can improve current valve under the premise of keeping flux coefficient and flux waiting characteristic from influence. At last, it is confirmed by the Fluent simulation research.
Based on traditional solenoid valve controller, Chapter Five combines the characteristic of solenoid valve and designs the controller of it, making use of high voltage and low voltage drive to achieve the aim of high response
引文
[1] 余伟平 国内汽油发动机点火系统现状与发展趋势 湖南工程学院学报 2003(3)：47-49
[2] 秦朝举Bosch高压共轨喷油系统的研究现状及发展前景 拖拉机与农用运输车 2006(4)：3-5
[3] 刘斌彬 柴油机高压共轨燃油喷射系统 内燃机 2006(4)：1-3
[4] 杨晓峰，于世涛 电控单体泵柴油机喷油正时控制策略的研究 柴油机 2006(4)：10-13
[5] 仇滔， 刘兴华 电控单体泵供油系统仿真研究 车用发动机 2005(4)：23-25
[6] 赵长禄，谭建伟 电控单体泵式(EUP)柴油机喷油系统的研究 内燃机工程 2004(2)：79-83
[7] 史红英 基于CAN总线的CVT电液控制系统的研究 吉林大学硕士学位论文 2005
[8] 汪新国 金属带式无级变速液压控制系统设计方法研究 重庆大学硕士学位论文 2005
[9] 闫勋成AMT综合控制技术研究 吉林大学硕士学位论文 2005
[10] 杨亚联 金属带无级自动变速传动的关键问题研究 重庆大学博士学位论文 2002
[11] 苏玉刚 汽车AMT的系统设计和智能控制技术研究 重庆大学博士学位论文 2004
[12] 陈超 汽车AMT换档规律及其评价方法研究 西华大学硕士学位论文 2006
[13] 汤春艳 一种新型数字电液伺服系统在AMT中的应用研究 重庆大学硕士学位论文 2005
[14] 廖昌荣 汽车悬架系统磁流变阻尼器研究 重庆大学博士学位论文 2001
[15] 冯雪梅，刘佐民汽车液力减振器技术的发展与现状 武汉理大学学报 2003(6)：340-343
[16] 凌锡亮 汽车悬架控制系统的研究 农业装备与车辆工程 2006(2)：8-10
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[18] 程悦 电控空气悬架系统的匹配设计 吉林大学硕士学位论文 2005
[19] 陆优 汽车主动悬架系统控制策略研究 武汉理工大学硕士学位论文 2006
[20] 郑家杰，盂春玲，张力 汽车制动控制系统的技术进展 北京工商大学学报 2005(9)：24-27
[21] 汪洋，翁建生 车辆电控机械制动系统的研究现状和发展趋势 商用汽车杂志 2005(11)：102-104
[22] 李军霞 液压储能制动与辅助驱动机理研究 太原理工大学硕士论文 2002
[23] 叶星宁，刘伟 汽车防抱死制动系统(ABS)分析 中国集成电路 2004(7)：40-43
[24] 胡雄文 汽车防抱制动系统的建模与仿真 大连理工大学硕士学位论文 2002
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[26] 汪卫东 汽车电子技术的发展和产品市场 汽车电器 2005(2)：1-4
[27] 张礼林，胡林峰，冯源 电控共轨燃油系统高速电磁铁的研制 现代车用动力 2006
[28] 梁凤标， 潘剑锋， 李德桃 高压共轨喷油系统中的电磁阀 江苏大学学报 2006(4)：2-6
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[30] 金建明．电磁场有限元方法．西安电子科技大学出版社．1998
[31] 许永兴．电磁场理论及计算．上海：同济大学出版社．1994
[32] 孙雨施，王素菊，曲民兴等．直流磁系统的计算与分析．北京：国防工业出版社．1987
[33] 陈桂明，张明照，戚红雨等．应用MATLAB建模与仿真．北京：科学出版社．2001
[34] Sonam YUN, Electrohydraulic Proportional Metering Valve for Common Rail System the 6th JFPS International Symposium on Fluid Power 2005
[35] #12
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