一种电磁气门运动规律曲线生成方法、系统与设备技术方案

本发明专利技术提出了一种电磁气门运动规律曲线生成方法、系统与设备，涉及内燃机无凸轮配气系统领域，通过设定分界点将电磁气门分成不同的曲线段，分别建立各曲线段的摆线规律运动方程，从内燃机ECU单元获取各曲线段的方程参数，通过将已知参数的各曲线段方程组合起来可以生成电磁气门运动规律曲线。这种电磁气门运动规律曲线表达式简单，计算量小，容易在嵌入式系统中实现，且对处理器性能要求不高，节约应用成本，可以快速实现气门运动参数柔性可调。同时曲线光滑且连续，其速度和加速度曲线均无突变，在气门运动过程无电磁驱动力突变，无刚性柔性冲击，更有利于控制系统稳定，更适应于发动机气门这种高速运动场合。发动机气门这种高速运动场合。发动机气门这种高速运动场合。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁气门运动规律曲线生成方法、系统与设备


[0001]本专利技术涉及内燃机
，特别是应用于内燃机无凸轮配气系统的一种电磁气门运动规律曲线生成方法、系统、设备与存储介质

技术介绍

[0002]在内燃机配气系统上应用电磁气门机构可以有效提高内燃机的动力性和经济性。传统内燃机中的凸轮配气机构气门的配气定时和升程都是固定不可变，这导致内燃机只能在特定工况下高效燃烧，所以无凸轮配气机构是内燃机节能减排有效方式之一。无凸轮配气机构摆脱了凸轮型线的限制，可以实现根据发动机工况实时调节气门的升程和配气定时，进一步提高内燃机的动力性和经济性。同时相比于传统凸轮机构，无凸轮配气机构也可以取消节气门，通过调节进气门的开启持续期和最大开启升程来调节进入燃烧室的混合气量，消除部分负荷时节气门带来的泵气损失，提高燃油经济性。同时，无凸轮配气机构在结构上也进一步简化，节约了大量的空间并减小能耗。电磁气门(参考图1)是无凸轮配气机构的一种实现形式，通过电磁力来直接驱动气门运动，控制精度高，结构简单，目前得到了广泛的研究。
[0003]电磁气门由于去掉了传统的凸轮轴及其传动机构，必须通过合理设计控制系统来实现气门运动规律控制，目前对于电磁气门的运动控制多为点位控制方法，即设定气门的目标开启时刻、最大升程、开启持续期和关闭时刻来实现气门运动规律控制(参考图2)，这种方法只要在合适的时刻设定气门的目标位移为零或最大目标升程，然后控制电磁气门跟踪该目标升程即可。一方面，这种通过关键点生成的电磁气门运动规律曲线是一个类似矩形的曲线，气门的运动过程是属于阶跃响应，而气门阶跃响应的过程跟控制器系统的参数关系密切，一般控制系统参数在控制器完成设计和调试之后就不会改变，这就导致气门阶跃响应过程中的运动特性几乎不变，因而无法人为实现气门的响应时间设置，而气门响应时间参数对于内燃机配气系统的丰满系数和全可变气门系统的能耗影响很大，对响应时间参数动态调节至关重要。另一方面，由于目标运动规律曲线的突变导致全可变气门阶跃响应过程中特别容易出现超调或抖动问题，这对于气门开启时进气量的精确控制、气门关闭时落座速度的控制和控制系统的稳定性都十分不利，限制了电磁气门系统的应用。目前还存在一些采用四次甚至五次多项式的形式来生成电磁气门的运动规律曲线，这种算法虽然可以克服上面存在的缺点，但计算复杂，存在大量的浮点数计算，十分依赖嵌入式系统处理器资源，在实际应用中成本也很高，不具备普遍应用性。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，为此提供了一种电磁气门运动规律曲线生成方法、系统、设备与存储介质，用于快速生成曲线连续平滑的电磁气门运动规律曲线，便于人为调节气门可变参数，提高计算速度，降低应用成本。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种电磁气门运动规律曲线生成方法包括，包括：
[0007]获取预设分界点：获取待生成的气门运动规律曲线一个周期内的多个预设分界点，所述的预设分界点按照气门工作时间设定，包括：开始运动时刻P1，到达最大升程时刻P2，开始关闭时刻P3，完全关闭时刻P4，下一次开启时刻P5；
[0008]获取各个预设曲线段：根据所述预设分界点获取各个预设曲线段，所述各个预设曲线段包括：气门开启阶段P1～P2，气门开启保持阶段P2～P3，气门关闭阶段P3～P4，气门关闭保持阶段P4～P5；
[0009]建立各个预设曲线段的位移曲线方程，所述的位移曲线方程包括开启阶段、开启保持阶段、关闭阶段、和关闭保持阶段，其中所述的气门开启阶段和关闭阶段的位移曲线方程为摆线规律方程，开启保持和关闭保持阶段的位移曲线方程均为常数；
[0010]建立各个预设曲线段的速度曲线方程：分别对所述的各个预设曲线段的位移曲线方程进行微分可以得到各个曲线段的速度曲线方程；
[0011]建立各个预设曲线段的加速度曲线方程：分别对所述的各个预设曲线段的速度曲线方程进行微分可以得到各个曲线段的加速度曲线方程；
[0012]获取方程参数：获取待生成的气门运动规律曲线的多个方程参数信息，所述的方程参数包括：开启时间T0、开启保持时间T1、关闭时间T2、关闭保持时间T3和最大升程l；
[0013]生成电磁气门的运动曲线：根据所有的方程参数已知的所述的各个预设曲线段位移曲线方程生成所述的气门运动规律曲线。
[0014]进一步地，所述的各个预设曲线段的位移、速度和加速度曲线方程分别为：
[0015][0016][0017][0018]其中，t为电磁气门在当前工作周期内的运动时刻，T0为气门的开启时间，T1为气门的开启保持时间，T2为气门的关闭时间，T3为气门的关闭保持时间T为气门工作周期,l为气门最大升程。
[0019]进一步地，本专利技术提供了一种电磁气门运动规律曲线生成系统，包括：
[0020]预设分界点获取子系统，用于获取待生成的气门运动规律曲线一个周期内的多个预设分界点，所述的预设分界点按照气门工作时间设定，包括：开始运动时刻P1，到达最大升程时刻P2，开始关闭时刻P3，完全关闭时刻P4，下一次开启时刻P5；
[0021]预设曲线段获取子系统，根据所述预设分界点获取各个预设曲线段，所述各个预设曲线段包括：气门开启阶段P1～P2，气门开启保持阶段P2～P3，气门关闭阶段P3～P4，气门关闭保持阶段P4～P5；
[0022]各个预设曲线段的位移、速度和加速度曲线方程建立子系统，用于建立权力要求2所述的各个预设曲线段的位移、速度和加速度曲线方程；
[0023]方程参数获取子系统，与发动机ECU单元通信，获取待生成的气门运动规律曲线的多个方程参数信息，所述的方程参数包括：开启时间T0、开启保持时间T1、关闭时间T2、关闭保持时间T3和最大升程l；
[0024]电磁气门运动规律曲线生成子系统，用于根据所有的方程参数已知的所述的各个预设曲线段位移曲线方程生成所述的气门运动规律曲线。
[0025]进一步地，本专利技术提供了一种电磁气门运动规律生成设备，包括：存储器，处理器和通信单元；
[0026]所述存储器，用于存储计算机执行指令；
[0027]所述处理器，用于执行存储器所存储的计算机执行指令，用于实现电磁气门运动规律曲线生成方法。
[0028]所述通信单元，用于与发动机ECU进行数据通信，获取实现电磁气门运动规律曲线生成方法所需要的关键参数，并将生成的电磁气门运动规律曲线数据传输到电磁气门控制系统。
[0029]进一步地，一种计算机程序软件，所述计算机程序被所述处理器执行时可以实现所述的电磁气门的运动规律曲线生成方法。
[0030]进一步地，一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质可以执行用于实现生成电磁气门运动规律曲线的程序软件。
[0031]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0032]本专利技术先根据预设分界点将电磁气门运动规律曲线分成不同的预设曲线段，然后分别建立各个预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁气门运动规律曲线生成方法，其特征在于，包括：获取预设分界点：获取待生成的气门运动规律曲线一个周期内的多个预设分界点，所述的预设分界点按照气门工作时间设定，包括：开始运动时刻P1，到达最大升程时刻P2，开始关闭时刻P3，完全关闭时刻P4，下一次开启时刻P5；获取各个预设曲线段：根据所述预设分界点获取各个预设曲线段，所述各个预设曲线段包括：气门开启阶段P1～P2，气门开启保持阶段P2～P3，气门关闭阶段P3～P4，气门关闭保持阶段P4～P5；建立各个预设曲线段的位移曲线方程，所述的位移曲线方程包括开启阶段、开启保持阶段、关闭阶段、和关闭保持阶段，其中所述的气门开启阶段和关闭阶段的位移曲线方程为摆线规律方程，开启保持和关闭保持阶段的位移曲线方程均为常数；建立各个预设曲线段的速度曲线方程：分别对所述的各个预设曲线段的位移曲线方程进行微分可以得到各个曲线段的速度曲线方程；建立各个预设曲线段的加速度曲线方程：分别对所述的各个预设曲线段的速度曲线方程进行微分可以得到各个曲线段的加速度曲线方程；获取方程参数：获取待生成的气门运动规律曲线的多个方程参数信息，所述的方程参数包括：开启时间T0、开启保持时间T1、关闭时间T2、关闭保持时间T3和最大升程l；生成电磁气门的运动曲线：根据所有的方程参数已知的所述的各个预设曲线段位移、速度和加速度曲线方程生成气门运动规律曲线。2.根据权利要求1所述的电磁气门曲线生成方法，其特征在于，所述的各个预设曲线段的位移、速度和加速度曲线方程分别为：的位移、速度和加速度曲线方程分别为：的位移、速度和加速度曲线方程分别为：其中，t为电磁气门在当前工作周期内的运动时刻，T0为气门的开启时间，T1为气门的开启保持时间，T2为气门的关闭时间，T3为气门的关闭保持时间T为气门工作周期,为气门最大升程。
3.一种电磁气门运动规律曲线生成系统，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘梁，胡天琦，周清雅，徐照平，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：