[发明专利]复合式电磁驱动全可变配气机构的控制方法

说明书

本发明提供了复合式电磁驱动全可变配气机构控制系统及其控制方法，针对气门的开启阶段实施以下步骤：在前半行程阶段，采集缸内气体压力值，预设气门开启速度，由ECU计算气门开启所需电磁力，若所需电磁力超过阈值，电磁直线作动器与双作用电磁铁均通电工作，ECU控制二者的线圈电流，为气门提供沿开启方向的电磁合力，推动气门运动；若所需电磁力未超过阈值，仅电磁直线作动器通电工作，ECU控制其线圈电流，为气门提供沿开启方向的电磁力，周期性采集气门位移信号和电流信号，计算气门运动速度并实时调节线圈电流；在气门开启后半行程阶段，双作用电磁铁停止通电，电磁直线作动器反向通电，为气门提供反向加速度，直至达到行程终点。

技术领域

本发明主要涉及一种内燃机技术，特别是复合式电磁驱动全可变配气机构的控制方法。

背景技术

可变配气技术是提升内燃机热效率的前沿技术之一。内燃机中应用电磁驱动全可变配气机构，通过独立的机电系统来代替传统凸轮轴直接单独的驱动每一个气门运动，实现气门升程、气门相位在全工况范围内连续可变的全柔性化调节，而这对气门的运动控制提出了较高的精度和动态响应等要求。电磁驱动全可变配气机构在应用于内燃机排气系统时，受到燃烧过后缸内较高气体压力的影响，会面临驱动力不足的困难。常规的解决方法是增加线圈的瞬时电流以保证气门的顺利开启，但这会影响气门的控制精度以及动态响应速度，过高的负载还会引起配气机构发热，降低系统可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供复合式电磁驱动全可变配气机构的控制方法，实现本发明的技术解决方案为：包括复合式电磁驱动全可变配气机构控制系统，复合式电磁驱动全可变配气机构控制系统包括双作用电磁铁、电磁直线作动器、控制单元和气门，控制单元包括ECU、第一功率驱动模块、第二功率驱动模块、信号调理电路，以及与信号调理电路相连的缸压传感模块、位移传感模块和第一电流传感模块和第二电流传感模块，第一功率驱动模块、第一电流传感模块、位移传感模块均与电磁直线作动器电连接，第二功率驱动模块、第二电流传感模块与双作用电磁铁电连接；第一功率驱动模块和第二功率驱动模块还与ECU电连接；

其特征在于，针对气门的开启阶段实施以下步骤：

开启前半行程阶段：

a、缸压传感模块采集缸内气体压力值，预设气门开启速度；

b、由ECU计算气门开启所需电磁力，若所需电磁力超过阈值，电磁直线作动器与双作用电磁铁均通电工作，ECU控制二者的线圈电流，为气门提供沿开启方向的电磁合力，推动气门运动；

c、若所需电磁力未超过阈值，仅电磁直线作动器通电工作，ECU控制其线圈电流，为气门提供沿开启方向的电磁力；

d、周期性采集气门位移信号和电流信号，计算气门运动速度并实时调节线圈电流；

开启后半行程阶段：

a、采集气门位移信号，若行程过半，双作用电磁铁停止通电；

b、电磁直线作动器反向通电，为气门提供反向加速度，直至达到行程终点。

进一步改进在于，所述ECU发出信号指令，由第一功率驱动模块和第二功率驱动模块进行信号放大，通过改变占空比的方式调节电磁直线作动器的线圈和双作用电磁铁的线圈两端的电压，从而控制其激励电流。

进一步改进在于，气门到达行程终点后，ECU关闭第一功率驱动模块和第二功率驱动模块，使电磁直线作动器和双作用电磁铁均停止通电，气门依靠双作用电磁铁的端部自持力维持其开启状态。

本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：

（1）内燃机应用电磁驱动全可变配气机构，不仅能够实现气门运动规律的柔性化精确调控，并且在气门开启面临较大气体压力时，通过对电磁直线作动器与双作用电磁铁的协调控制，可以有效克服气体压力干扰，实现气门的快速开启。