4。4  状态反馈控制器的设置 23

4。5  本章小结 24

5  系统仿真分析 25

5。1  Simulink仿真 25

5。2  本章小结 28

结 论 29

致  谢 30

参 考 文 献 31

1  绪论

1。1  课题背景

    “节约、安全、环保”是汽车设计的三大主题，能源短缺已经引发了许多问题，世界各国汽车设计机构都把节约能源放在设计的第一要素。常规的机械式气门凸轮轴配气机构已经经历了一百多年的考验，证明工作可靠，因而至今仍广泛使用。但因这种机构具有不变的的配气正时和不变的气门升程，不能灵活的控制配气，达不到工作过程的优化。而现在，各个地区和国家都对汽车的排放要求越来越严格，节能减排更是时代主题，所以传统的机械凸轮配气机构已经不再符合我们的要求。因此，由汽车电控单元控制的可变气门正时便是非常好的提高内燃机的效率的途径。

    目前由于可变气门正时还没有相当普及，故而很多汽车还是采用的传统的凸轮配气机构。气门的控制通过凸轮轴的形状来实现，这种结构经历的时间的考验，确实是简单可靠地。但是，由于凸轮轴和凸轮的结构从设计完成就是固定的无法改变，所以无论发动机的工况如何，气门的开启关闭都不会变化，这无疑是不符合当下节能减排的发展要求的，除此而外，气门的落座速度也得不到有效的控制，对气门组的冲击就会比较大，会带来比较大的噪声。所以，探索一种可以随着发动机工况改变自身参数的气门成为了非常必要的方向。20世纪末期，可变配气机构的研究逐渐被人们所重视：比如丰田、本田的VTEC系统，德国的FEV等均有此方面的研究。一般是通过改变一些部件使凸轮轴的相位发生改变或者使用多凸轮系统。但这样的改变只能说是优化了一部分工况的工作条件，并不能良好的改善所有工况。论文网

    20世纪末，随着人们对电控技术的研究不断看中加深，科研工作者便从电控入手，开发能通过电控单元控制的参数连续可调的无凸轮配气机构，无凸轮轴配气机构就是通过电控单元控制，取消了凸轮轴、挺杆、摇臂等从动件。由于气门是由电控单元进行调控的，所以就实现了气门参数连续可调这一要求，从而使发动机无论工作于何种工况，气门参数都能与之契合。通过这样的改善性能，显著提高了发动机的动力性和燃油经济性。电磁、电液、电气这三种形式就是目前无凸轮轴配气机构的主要驱动形式。

    电液、电气驱动机构设计的领域非常广泛，有液压、电子、自动控制等领域，目前只用于大型汽车和泊船。虽然这两种机构能满足发动机各个工况的需求，但是由于液气的响应速度不高，机构复杂，且油液还有泄露的危险。这些都是这两者发展的重要制约因素。

电磁气门相比与前两者，其结构简单控制方便，但它有着能源消耗与响应速度的矛盾，且落座冲击也不好控制，这些是制约电磁气门发展的因素。

无凸轮可变配气机构不但实现了气门可变正时而且还能对气门升程进行柔性控制，更进一步的是，这项技术相对于原来的机械式传统凸轮在结构上的复杂程度上也大大减低，并且降低了气门的冲击速度，控制也更加的精确。由气门的电磁阀接受电控单元的信号来调节气门的开启和关闭，提前或者延迟角等等具体参数，这样就保证了发动机不管是在什么环境下都可以处于最合适的工作状态，对发动机的可靠性和耐用性大有裨益。在传统的机械式配气机构中，驱动力从曲轴传到气门经过了挺杆，摇臂等驱动部件，这就产生了难以避免的机械损失，而无凸轮配气机构在这方面就有了很大的优势，因为它取消了凸轮轴及其从动件，这对发动机的功率来说无疑减少了其消耗。之前我们也说了这项技术对发动机的耐用性大有裨益，原因也正在于此，没有了凸轮轴及其摇臂皮带轮等从动件，发动机的磨损量就会大大降低，这就提高了发动机的耐用性。由于使用无凸轮轴气门，没有了凸轮轴及其从动件，也就减少了厂商的制作成本和对润滑油的要求，减少了发动机的润滑压力。所以，电磁气门技术无论是在增加寿命还是节约能源上面，都有着巨大的优势，具有着十分广阔的研究前景。除此而外，电磁驱动可变气门的控制非常灵活，如下所述：