机油控制阀的仿真设计研究.pdf

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1、舍肥学统学报(自然科学版)JournalofHefeiUniversity(NaturalSciences)2014年8月第24卷第3期Aug．2014Vo1．24No．3机油控制阀的仿真设计研究张耀(合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥230009)摘要：对OCV阀的结构和基本原理进行分析，建立了OCV阀的数学模型，并利用Matlab／Simulink软件进行了仿真研究，分析了ECU发送的占空比调节信号对阀芯位置的影响．通过OCV阀系统的仿真研究，为OCV阀的设计制造提供了一种理论依据．关键词：OCV阀；数学模型；仿真研究中图分类号：TK412。。．1文献标识码

2、：A文章编号：1673-162X(2014)O3一O049—04SimulatingStudyofOilControlValveZHANGYao(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，230009，China)Abstract：Throughanalysisofthestructureandbasicprinciple，oilcontrolvalve(OCV)mathe—maticalmodelwassetup．Theinfluenceofdifferentd

3、utyratiosignaltothecorepositionwasdiscussedbyusingtheMatlab／Simulinkcodewithstrongcapabilityofengineeringanalysis．SimulatingstudyofOCV，itprovidesareliabletheoreticalbasistothemechanicaldesign．Keywords：oilcontrolvalve；mathematicalmodel；simulatingstudy可变气门正时技术(VariableValveTiming，即VVT)

4、逐渐成为现代汽车的一种标准配置．其原理是根据发动机的运行工况来调整进排气门的大小和开启关闭时间，从而使气缸中的空燃比始终保持最佳，提高燃料的燃烧效率，实现节能减排．目前拥有较成熟的VVT生产技术的公司有丰田公司的VVT—i，本田公司的VTEC，宝马公司的VANOS和福特公司的VCT等．[1]机油控制阀(OilControlValve，即OCV)作为VVT系统的关键组成部分，控制着机油到相位器的分配，直接影响着可变气门正时控制的好坏．由于OCV阀的集成度较高，加工精密度要求高，提高了对OCV阀的控制要求．_l2]本文根据OCV阀的结构和基本原理，对OCV阀进行了数

5、学建模，并借助Matlab／Simulink软件对模型进行仿真，对不同占空比信号控制OCV阀阀芯位置进行了验证．1oCV阀结构和基本原理1．1OCV阀结构如图1、图2，OCV阀是由接线端子、线圈、支架、O型线圈、绕线架、衔铁、轴阀、内置滤清器、罩壳和回位弹簧等组成．1．2OCV阀基本原理OCV阀是一个可双向移动的四通路脉宽调制电磁阀，可以通过柱塞阀的轴向移动实现对机油流量和流向的控制．发动机的ECU提供给OCV阀脉宽调节占空比信号，改变通至转子叶片两侧的机油流量，由此控制凸轮相对于曲轴的正时和相位．_3]在断电的工况下，由于回位弹簧的预紧力作用，OCV阀的阀芯处

6、于图2所示的最左边．此时A口和BVI截面积均最大，A口与进油道接通，B口与回油道接通，使相位器处于最滞后的位置．假定我们规定占空比信号为459／6～55时，相位器处于保持位置，即OCV阀的两个出油口都关闭．随着占空比的增大，OCV阀阀芯沿着图2所示X的方向进行运动．收稿日期：2014—06—06修回Et期：2014—06—24作者简介：张耀(1989一)，男，山西大同人，合肥工业大学机械与汽车工程学院2013级硕士研究生第3期张耀：机油控制阀的仿真设计研究51E一一，(7)其中，E是总的磁动势／GL；Eai是空气气隙的磁动势／GL；E。-是磁场中阀芯的磁动势／G

7、L．磁感应强度B与空气气隙磁场强度H和阀芯磁场强度H的关系[5_如下：B一0H出一[H1+M(r)]===(1+X)H1，(8)其中，Hi是空气气隙的磁场强度／(A／m)；是磁场中阀芯的导磁率／(N／A)；Hsteel是磁场中阀芯的磁场强度／(A／m)。；M(r)磁化强度／~mu；X是磁化系数．Eai一H出×Laj(9)E一H。el×Ld，(1O)其中：L-是磁场中阀芯的轴向长度／m．2．3OCV阀Simulink建模根据上述对阀芯的受力分析和电磁力分析，运用Matlab中集成的Simulink模块进行数学建模．图3是对阀芯力平衡方程和电磁力方程封装之后的结果，

8、通过封装可以使模型看上去