新式電磁閥門系統之能量補償柔性著陸控制

Energy Compensation Control for Soft Landing of a Novel Electromagnetic Valve

葉大豪(Da-Hau Ye)

指導教授 ： 陽毅平

國立臺灣大學/工學院/機械工程學研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2010.02744

摘要

發展高效率、低污染的內燃機引擎已是重要目標，而內燃機引擎的效率增進，則可透過可變汽門正時機制來達成改善引擎性能。電磁閥門(electromechanical valve)系統可以提供自由的汽門正時，相較於利用凸輪軸帶動的汽門系統，電磁閥門系統可將各汽門獨立控制。本研究主要為開發電磁閥門系統的驅動與控制來達成引擎汽門之所需操作。首先針對電磁閥門機構規格，說明電磁閥門之結構設計理念與操作原理，藉由電腦軟體建立電磁閥門系統的數學模型，透過輸入不同的控制訊號，模擬電磁閥門作動時的系統特性，以及嘗試將控制法則應用在此系統上，觀察是否符合柔性著陸與引擎轉速之需求，以便作發展出一套適用於引擎操作之控制策略。對於控制策略的實現則必需搭配硬體來實現，因此，本研究發展出一套適用於電磁閥門系統驅動控制之硬體架構。為了降低噪音與磨耗並提升閥門壽命，我們發展了能量補償控制策略，並實際測試以驗証此控制之可行性。最後，實驗的結果顯示能量補償控制策略可以有效降低電樞著陸速度，不僅可於不同轉速下穩定的操作，並且達到降低噪音的效果。

關鍵字

EMV ； 可變汽門正時 ； 混合磁力 ； 柔性著陸 ； 反覆學習控制

並列摘要

It is necessary to improve internal combustion engines to achieve high efficiency and reduce pollution. This can be achieved by variable valve timing (VVT) to improve internal combustion engines’s performance. An electromechanical valve (EMV) system can provide free valve timing, compared to the use of cam-drive valve systems; EMV systems can control each valve independently. This thesis develops an EMV system driver and controller to achieve the desired engine valve operation. First, we aim to develop an EMV mechanism that achieves the desired EMV specifications and operating principles, and simulate those by using computer software to create a mathematical model. The purpose is to use different control signals as inputs to simulate an EMV system’s characteristics, and then to try to control those inputs to simulate the system’s performance and observe soft armature landing at various engine speeds to develop a suitable engine control strategy. Hardware is necessary to implement the control strategy; therefore, the thesis develops a driver and controller for EMV hardware architecture. We also develop an energy compensation control strategy and experimentally verify its feasibility to reduce noise and wear and tear and promote valves’ life-span. Eventually, the experimental results present an energy compensation control strategy that can reduce the armature’s landing velocity, which not only enables stable operation at different engine speeds, but also reduces engine noise.

並列關鍵字

EMV ； variable valve timing ； hybrid MMF ； soft landing ； repetitive learning control

參考文獻

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