中/重型车辆坡道起步辅助系统气动控制电磁阀的设计与研究

目前手动挡汽车,尤其是中/重型车辆坡道起步时,需要驾驶员进行复杂的操作,操作不当易导致发动机熄火或溜车。通过系统结构设计原理分析,得到对电磁阀的功能和结构需求,设计了由1个膜片阀和1个二位三通常闭电磁阀集合而成的坡道起步控制电磁阀。借助该阀,驾驶员无需复杂的操作便可实现汽车坡道起步。此外,通过坡道起步控制电磁阀开关动作系统压力滞后特性试验研究得到:为了达到对制动力的精确控制,应根据系统特性适当选择坡道起步控制电磁阀开启与关闭时间,坡道起步控制电磁阀的断电时间至少应大于开启滞后时间32 ms,坡道起步控制电磁阀的通电时间至少要大于关闭滞后时间8 ms。     

基于PWM控制的ESP高速开关阀动力学特性研究与仿真

汽车ESP中采用的高速开关阀是二位二通电磁阀,通过电磁阀的开启或关闭来实现车轮轮缸的增压、保压和减压。在(10~100)Hz低频范围内,高速开关阀虽实现了平均开度控制,但阀还是会出现时开时闭的状态,且电磁阀在状态切换中存在压力响应滞后现象。为了提高液压系统的控制精度,提出了脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制高速开关电磁阀的仿真模型,研究分析了调制频率在高频情况下,通过改变PWM下的占空比,实现高速开关阀压力精确控制的效果,达到ESP制动压力响应快且平稳。     

螺绞插装式高速开关阀

在PWM流体控制系统中,由微机输出PWM信号,控制开关式电磁阀,通过改变阀的开启和关闭时间,实现对系统流量或压力的控制。这种系统要求开关阀具有极高的响应速度和可靠性,而目前工业中常用的开关阀均不能满足该要求。我厂与美国BKM公司经过三年多的努力,共同研制成功了HSV系列开关式高速电磁阀,并通过了贵州省省级鉴定,现已批量生产并投放国际市场。该     

多电压复合驱动的高速开关阀性能研究

高速开关阀是数字液压技术的核心元件.高速开关阀的动态特性是决定数字液压技术响应速度和控制精度的关键.提出多电压复合驱动策略,通过预加载方法优化了高速开关阀启闭初始电流,并结合电流反馈和数字逻辑触发机制,实现了 5个驱动电压的自适应切换,最大程度上确保了高速开关阀的快响应切换和低功耗驱动.理论分析探究了初始电流和驱动电压对高速开关阀动态特性的影响规律,并基于该规律得到了改善高速开关阀动态特性的方法.搭建了高速开关阀仿真模型,开展了动态性能试验,通过直接测试和间接测试两种方法对所提出的多电压复合驱动方法的有效性进行了验证.结果表明,相比较于双电压驱动方法,多电压复合驱动方法在不增大驱动电压的前提下,通过优化启闭初始电流,大幅提高了开关阀的响应速度,减少开启滞后时间66.7％、缩短关闭滞后时间87.5％,并能改善高速开关阀流量控制特性,将其流量线性范围扩大了 17.1％,同时还降低热功率损耗64.8％,减小工作钢球压迫受力,延长高速开关阀使用寿命.     

线性高速开关阀的设计及验证

受限于成本原因,电控液压制动系统中多使用高速开关阀,但在液压阀开关控制中电磁阀的敲击噪声、液压冲击噪声和压力波动造成制动控制品质和精度劣化,因此通过脉冲宽度调制控制实现高速开关阀线性化调控性能是此类高速开关阀的设计关键。高速开关阀动态运动特性受瞬态液动力、非线性电磁力与机械惯性、弹簧力综合作用,电磁阀动力学特性决定其线性调控工作范围窄,需要系统设计电磁阀系列结构力学参数,才能实现电磁阀阀口一定开度范围内的多种非线性力的线性化变化。为此,建立高速开关阀与液压控制单元的动力学模型与联合仿真模型,通过仿真与试验验证,分析出阀座锥角、节流孔径、气隙大小等结构参数对电磁阀线性特性的影响。从而设计出合理的电磁阀结构参数,并应用于一款液压控制回路中,实现线性工作范围的拓宽,满足汽车制动安全控制的要求。     

新型PZT元件驱动的电液高速开关阀及其大功率快速驱动技术的研究

针对目前电液高速开关阀脉宽调制频率较低的问题,研制了新型压电元件驱动的电液高速开关阀,并研究了该阀的动态特性和静态特性。该阀属于两位三通型锥阀结构的数字阀,样机产品达到了下述性能指标：工作压力p1=10 Mpa,额定流量qV,n=8 L/min,开启时间ton≈1.2 ms,关闭时间toff≈1.7 ms。还分析了这种阀的驱动电路及其工作原理,利用电路的暂态分析理论研究了该阀的大功率快速驱动技术。     

高速开关电磁阀力控系统线性增压控制研究

针对防抱死制动系统线性增压需求,建立某高速开关电磁阀阀芯力平衡数学模型,给出阀芯平衡状态附近线性化增量微分表达式,建立液压缸压力变化数学模型,给出液压缸压差的增量表达式,得到高速开关电磁阀力控系统压力和通电电流的传递函数。通过某高速开关电磁阀电磁场和流场的有限元分析,得到阀芯所受电磁力、阀芯所受液压力及流量随阀口开度的变化曲线,研究电磁力、液压力与流量之间的定量关系,阐述高速开关电磁阀力控系统线性增压基本原理,给出力平衡点的稳定条件,提出能够实现线性增压的控制方式;结合流场、电磁场分析结果建立某高速开关阀整体模型,对电磁阀开启过程进行仿真,并进行线性增压试验,验证了该控制方式对于恒流量输出的可行性和仿真计算方法与结果的正确性。     

高速开关阀电磁滞后特性的联合仿真研究

以某型电子限滑差速器中的高速开关阀为研究对象,介绍了高速开关阀的基本结构、工作原理、电磁滞后特性及其对阀芯动态过程的影响,并建立了高速开关阀整体的数学模型。在MATLAB/Simulink中搭建电、磁部分仿真模型,在AMESim中搭建机、液部分仿真模型。运用Simulink-AMESim联合仿真,研究了线圈匝数、驱动电压和初始气隙对电磁滞后特性的影响。结果表明:线圈匝数增加时,关闭/开启电磁滞后时间均增加;驱动电压增加时,关闭电磁滞后时间缩短,开启电磁滞后时间增加,且当驱动电压低于9. 1 V时,阀芯无法关闭;初始气隙增加时,总电磁滞后时间先延长后缩短。     

纯水低压大流量先导式电磁控制阀组试验研究

为实现阀控偶合器充液、循环和排液的基本功能,按照半开式回路设计了电磁控制阀组.提出了阀控偶合器对控制阀组的性能要求,搭建了电磁阀组和阀控偶合器样机试验平台,对电磁阀组的开启压力、响应特性等进行测试,试验结果表明所研制的电磁阀组:开启压力为0.22 MPa,开启时间为0.3~0.4 s,关闭时间为1 s左右, 正常工作压降为0.07 MPa,阀组具有低压大流量特性和较快的响应速度。     

先导式大流量高速开关阀的关键技术研究

介绍了一种新型的先导式大流量高速开关阀。先导阀采用无弹簧复位式双电磁铁驱动,大大提高了先导阀芯的开、关速度;先导阀结构形式采用二位三通滑阀式结构,加快了主阀芯上腔压力的上升与下降速度,从而提高了主阀芯的开启/关闭速度。试验结果表明,该阀在进口压力8 MPa的情况下,主阀开启/关闭时间均在0.8～1.0 ms之间。在阀口压差为1 MPa的情况下,测得的流量大于49.68 L/min。     

升降压型液压软开关变压器变压性能及参数特性分析

基于DC/DC开关变换器中的四开关Buck-boost变换器,引入软开关技术比对设计了四高速开关阀式升/降压型液压软开关变压器.根据反向环流型四开关阀控制方法,设计出同时满足4个高速开关阀实现软开启的启闭时序.在保证惯性管长度满足集总参数模型的前提下,通过建立模型分析液压开关变压器升/降压以及软开关技术在开关变压器中的...     

A study on the design and application of optimized solenoid for diesel unit injector

With the Environmental Protection Agency (EPA) regulating the amount of NOx, Particulate, HC and CO at all driving conditions, emission standards for diesel engines are becoming more stringent than ever. To meet future emission regulations, researchers have proposed two solutions based on injection control, the common-rail type injection system, and the unit injection system. Most researchers agree that the electronically controlled unit injector, which realizes high injection pressure and precise control of SOI (Start Of Injection) and injection quantity, has an advantage in meeting future emission regulations. In order to control the start and end of injection, each unit injector contains a time-controlled high speed solenoid valve. Thus, the fuel injection quantity is determined by the time interval between closing and opening of the solenoid valve. This study introduces a method for the design of the solenoid which is installed in the unit injector. It is shown that there are certain significant parameters to be optimized to improve solenoid performance: inductance, stroke, input voltage, coil resistance, load and switching time.     

纯水高速开关阀的设计与耦合仿真分析

设计了一种纯水高速开关阀，考虑阀中电磁回路、机械部分、液压系统之间的强耦合作用，建立了耦合数学模型，并利用专用软件构建了耦合仿真模型。仿真发现，当控制脉冲采用过小或过大的占空比时，开关阀流量控制会出现死区及非线性特征；而采用较大占空比时，开关阀流量受压降影响相对较小。由于阀芯与阀套间存在较大的粘性阻尼与摩擦力，阀芯位移的阶跃响应曲线并未出现超调现象，阀芯稳定时间较短，但受电磁铁磁滞的影响，阀芯关闭时间大于开启时间；同时发现阀芯线性度随控制脉冲频率的增大而降低，减小开关阀的开启、关闭时间，有利于扩大阀芯的线性度范围。     

基于深度强化学习的混合动力汽车智能跟车控制与能量管理策略研究

以研究智能混合动力汽车控制技术与深度强化学习算法为目标,首先,在两辆混合动力汽车的跟驰环境中,针对领航车提出一种基于深度值网络算法的能量管理策略,实现深度强化学习对发动机与机械式无级变速器的多目标协同控制;其次,针对跟随车建立基于深度强化学习的分层控制模型,实现面向智能混合动力汽车的上层跟车控制与下层能量管理;最后,仿真验证分层控制模型的有效性。结果表明,基于深度强化学习的跟车控制策略具有理想的跟踪性能;同时,基于深度强化学习的能量管理策略在领航车与跟随车中均实现了较好的燃油经济性;此外,基于深度强化学习的能量管理策略输出每组控制动作的平均时间为1.66 ms,保证了实时应用的潜力。     

基于高速开关电磁阀PWM控制的汽车ABS研究

在汽车防抱死制动系统的控制过程中,一般由电子控制单元控制二位三通高速开关电磁阀来实现制动轮缸压力的增压、保压和减压3种状态控制.为了提高系统响应速度和控制精度,采用PWM控制高速开关电磁阀的液压制动式防抱死制动系统,分析了高速电磁开关阀结构型式及工作原理、PWM信号控制的ABS系统以及PWM信号控制过程.     

基于PWM控制的高速开关电磁阀在汽车防抱死制动系统中的应用

在汽车防抱死制动系统(简称ABS)的控制过程中,一般是由电子控制单元控制二位三通的高速开关电磁阀来实现制动轮缸的压力增压、保压和减压三种状态的控制.为了提高系统的响应速度和控制精度,研究采用PWM控制高速开关电磁阀的液压制动式防抱死制动系统,分析了PWM控制原理、高速开关电磁阀的工作特性以及高速开关电磁阀在汽车防抱死制动装置中的具体应用.     

基于Maxwell电磁阀的开关动态响应研究

针对电磁阀开启和关闭响应时间相互影响的问题,基于Maxwell建立了电磁阀瞬态场三维模型,对影响电磁阀性能的关键因素进行仿真研究。根据力学方程、电路方程和磁路方程搭建了电磁阀运动模型,并分析了电磁阀材料的选择。仿真结果表明,增大弹簧刚度会使电磁阀上升时间和关闭响应时间延长;弹簧预紧力会使开启延迟减少的同时使关闭延迟增大;工作气隙越小的电磁阀开启响应越快且关闭响应减慢;磁感应强度在B-H曲线“膝点”附近会有更好的响应特性。通过仿真分析,为电磁阀设计参数的选择提供了新的思路和解决方案。     

Design and performance characteristic analysis of servo valve-type water hydraulic poppet valve

For water hydraulic system control, the flow or pressure control using high-speed solenoid valve controlled by PWM control method could be a good solution for prevention of internal leakage. However, since the PWM control of on-off valves cause extensive flow and pressure fluctuation, it is difficult to control the water hydraulic actuators precisely. In this study, the servo valve-type water hydraulic valve using proportional poppet as the main valve is designed and the performance characteristics of the servo valve-type water hydraulic valve are analyzed. Furthermore, it is demonstrated through experiments that a decline in control chamber pressure that follows the change of pilot flow is caused by the occurrence of cavitation around the proportional poppet, and that fundamental characteristics of the developed valve remain unaffected by the occurrence of cavitation.     

高速机车防滑阀检测系统设计

基于高速数据采集、PWM控制、差压测密封技术,研制了一套防滑阀性能检测系统,实现了对防滑阀的动作响应时间、阶段充排气性能和密封性检测。在模拟实车制动工况条件下,检测系统通过输出快速响应的PWM信号控制进气电磁阀、排气电磁阀高速通断,以此实现对防滑阀性能的高精确检测。测试系统经重复性实验结果表明,阶段充排气性能的最大测量不确定度为0.834 kPa,密封性检测的最大不确定度为0.011 kPa。