無凸輪引擎之新型複合式電子氣閥之驅控與分析

Actuation and Analysis of a New Hybrid Electromagnetic Valve for Camless Engines

陸安(An Lu)

指導教授 ： 蕭耀榮

國立臺北科技大學/機電學院/車輛工程系所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2011.00555

摘要

近年來響應節能減碳，發展高效能且低污染的內燃機引擎已為重要目標，因此各車輛產業開始研發有關可變氣門正時來達成改善引擎效能。本研究設計一種利用對稱性雙永久磁鐵和電磁鐵之複合式新型電子氣閥，改善傳統雙E型線圈組需要通予大量電流吸附電樞之缺點，來大幅降低能量的消耗，達成節能減碳的目的。
本文之研究目的分為兩個部份，第一部分在於新型電子氣閥的動態模擬與緩接觸控制。經由氣閥動態模擬探討氣閥位移與速度之動態分析結果，並搭配磁路分析軟體了解相對應之磁力，做整個系統行程的模擬及設計控制策略，驗證在高轉速下電流驅控的可行性。此外，選用模糊控制做緩接觸控制之模擬，並提出低複雜度的簡易脈衝緩接觸控制方法。第二部分是關於平台架設以及驅控元件的建立，由位移感測器回授訊號作為輸入，給予控制器訊號輸出控制電流完成電子氣閥開啟及關閉，經由實驗結果獲得整體運作之性能，未來硬體架設上期盼可大幅提升引擎的性能。

關鍵字

電子氣閥 ； 氣閥動態 ； 可變氣門正時

並列摘要

For energy saving and carbon reduction in recent years, it is necessary to improve internal combustion engine for high efficiency and low pollution. Therefore, many vehicle industries began to research about improving the performance of internal combustion engines by variable valve timing (VVT). This study had designed a new electromagnetic valve by using both permanent magnet and electromagnet to improve the drawbacks of conventional double E-type coils electromagnetic valve. It effectively reduced energy consumption and carbon exhaust emission.
The objective of this study is divided into two parts. The first part is to perform dynamic simulation and soft landing control. From the simulation results, the dynamic responses of valve displacement, valve velocity, and the corresponding force are analyzed and used to design controller. It verifies the feasibility of current driving at high engine speed by the designed control strategy. In addition, Fuzzy Control and simple pulse control algorithm are used for soft landing control. The second part is to establish the experimental platform and the corresponding driving elements. The feedback signals from the position sensors are used as system inputs to obtain output current from controller to achieve the opening and closing for electromagnetic valve. The results obtained by the experiments of the overall operation, hardware architecture would allows an expected increasing performance in the future.

並列關鍵字

electromagnetic valve ； valve dynamics ； variable valve timing

參考文獻

[15]. 徐家鴻，無凸輪軸引擎電磁式汽門機構設計與製作，碩士論文，國立台灣大學工學院機械工程學研究所，台北，2007。

[23]. 鄒谷孝，新型電子氣閥之設計與動態模擬分析，碩士論文，國立台北科技大學車輛工程研究所，台北，2009。

[21]. 潘韋達，汽油引擎電子氣閥之動態特性分析與控制器設計，碩士論文，國立台北科技大學車輛工程研究所，台北，2006。

[4]. 黃健浩，新型電子氣閥結構設計與氣閥間隙動態分析，碩士論文，國立台北科技大學車輛工程研究所，台北，2008。

[7]. 蕭耀榮、黃健浩，「新型電子氣閥機構設計與分析」，中國機械工程學會第25屆全國學術研討會，彰化，2008年11月21~22日。