说明书——基于单片机的电磁驱动气门设计

中北大学课 程 设 计 说 明 书学生： 陈 波 学 号： 0701024140 学院〔系〕： 机电工程学院车辆与动力工程系 专 业： 热能与动力工程 题 目： 基于单片机的电磁驱动气门设计 综合成绩： 指导老师： 张艳岗 职称: 助教 2011 年 1 月 7 日基于单片机的电磁驱动气门设计节能、环保已成为现代内燃机的进展主题。长期以来,人们一直在追求燃油、配气的精确控制,来提高燃油经济性,降低环境污染。传统内燃机大都采纳不变的配气定时，它只适应发动机某一常用的转速。最有利的配气定时需通过反复试验确定。汽车发动机采纳可变气门驱动,使气门开启相位、气门开启持续角度、气门升程随发动机的工况变化,可以改善怠速稳定性,增加低速下外特性扭矩,改善部分负荷燃油经济性和降低有害排放。相对于基于凸轮的可变配气机构，无凸轮轴气门驱动(camshaftless valve actuation)取消了凸轮机构,不受凸轮型线的限制，以电磁、电液、电气或其他方式驱动进排气门实现配气功能,可以柔性地调节配气定时和气门升程。其中以电磁驱动技术最为成熟(已有装车试用的报道)。本文采纳最具代表性的“双弹簧双电磁铁气门驱动方案”，设计基于单片机 AT89S52 的控制系统，实现气门开启相位和气门开启持续角度的有效控制。一、基本情况和工作原理电磁驱动气门机构(Electromechanical valve Actuation，简称为 EMVA),目前 Aura Systems 公司、FEV 公司和通用汽车公司分别提出了工作原理基本相同的采纳双弹簧双电磁铁气门驱动方案,并进行了多年的讨论。其中 Aura Systems 和 FEV 的电磁气门驱动机构已经装车试用。其结构示意图如下：工作原理：电磁气门驱动机构主要由两个相同的电磁铁〔共用一个衔铁，衔铁和气门焊接在一起〕，两个相同的弹簧和气门组成。发动机不工作时，激磁线圈 1 和 2 均不通电，气门半开半闭；发动机启动时，气门驱动装置初始化，控制系统根据曲轴转角判定气门在这一时刻应有的开关状态，使线圈 1 或 2 通电，电磁力克服弹簧力，将气门关闭或开启。气门处于开启状态时，线圈 1 不通电，线圈 2 则必须通电，使电磁力等于或者大于弹簧力以保持气门开启。要关闭气门时，线圈 2 断电，衔铁和气门在弹簧力的作用下向上运动；在气门接近关闭位置时，线圈 1 通电，电磁力帮助气门〔衔铁〕快速至关闭位置；此后线圈 1 继续通电使气门保持在关闭状态。需要开启时，线圈 1 断电，衔铁和气门在弹簧力作用下向...