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AVNT阀芯位置反馈式电液比例三位四通插装阀是自动可变喷嘴涡轮增压器技术的核心,也是实现先进增压调控技术方案的关键。它能在全工况范围内实现柴油机与涡轮增压器的最佳匹配,其性能的好坏对柴油机性能的发挥至关重要。近年来随着对车用柴油机排放性和瞬态响应性要求的日益严格,AVNT技术得到了广泛的关注和应用。本文在国外AVNT阀芯位置反馈式电液比例伺服阀研究的基础上,结合课题设计要求,采用比例阀本体结构设计、电磁控制元件和控制系统计算、零件加工装配及试验一体化的研究方法,获得了如下的研究成果:
设计出满足课题要求的阀芯位置反馈式电液比例伺服阀,研究了预压缩量、预紧力及控制电流对比例伺服阀阀口开度和阀芯位移的影响。研究发现,阀芯位移为1.3mm是比例伺服阀换向的临界点,施加的预压缩量能减小比例伺服阀换向所需的电流值。当输入电流在1A~2A时,AVNT比例伺服阀能使喷嘴叶片定位在从全开状态到全关状态的任一角度上,且得到了曲柄轴转角与输入电流的曲线关系。
通过比例伺服阀在不同预压缩量下的阀体特性实验,系统地研究了比例伺服阀的静、动态特性,并得到了比例伺服阀如下性能参数:流量增益。Kq为5(L/min)/A,压力增益为1.5MPa/A,频宽为85Hz等,为系统研究AVNT比例伺服阀提供了相关数据。
对电流大于1.0004A时的AVNT控制系统有效工作状态进行分析,AVNT闭环位置控制系统是稳定的,且系统的增益裕量K<,g>(dB)为28.4dB,相位裕量γ为90°。研究了1.5A阶跃输入电流时AVNT控制系统的动态响应特性,由阀芯位移和曲柄轴转角的阶跃响应曲线知,系统的系统响应时间为400ms左右,超调量近似为0,满足课题要求。将仿真曲线与实验曲线进行对比,可知AVNT控制系统仿真具有较高的精度,同时也验证控制系统参数设计的合理性。