结合液压系统的计算机控制技术,讨论了液压脉冲宽度调制(PWM)技术的基本原理,并结合实例重点分析了高速开关电磁阀PWM技术在工程中的应用.

为了满足超磁致伸缩(gain magnetostrictive material,GMM)式高速开关阀的大流量输出要求,必须提高GMM式驱动器的输出位移。提出了一种基于超磁致伸缩材料"堆叠式"与"交替式"级联组合的放大结构,实现GMM驱动器的微位移放大。根据GMM棒的性能特性,制作了尺寸为10 mm×40 mm"堆叠式"放大结构用于GMM驱动器,并在不同载荷下对其位移进行了测试。结果表明,采用线径0.7 mm、绕组1 700匝的励磁线圈的GMM式驱动器样机,其最大负载约700 N,响应时间小于1.5 ms,150 N外载荷下的输出位移可达78μm,能够满足作为大流量输出的高速开关阀驱动部件的性能要求。

为了开发新式的数字液压泵并研究其控制特性,开发了高速开关阀控制的数字式柱塞泵,通过可编制控制器程序来实现不同的控制功能.分析该数字泵的控制原理,建立数字泵的动力学模型和液压系统模型,并以接口模型实时连接2个模型构成数字泵的虚拟样机.通过虚拟样机仿真和试验测试,研究数字泵的流量控制、压力控制和功率控制等功能.结果表明,数字式柱塞泵压力、流量控制的调节时间可以控制在2s以内,能够达到精确的控制结果,同时实现准确的恒功率控制方式.采用高速开关阀控制的数字式柱塞泵满足控制性能需要,可以实现良好的柱塞泵变量控制功能.数字泵虚拟样机能够实现对数字泵控制性能的准确预测,仿真结果和试验结果吻合较好,虚拟样机技术将成为数字泵设计和优化的重要手段.

运用磁路理论分析高速开关阀电磁铁的机械-电磁耦合作用,再运用键合图理论建立先导式高速开关阀的键合图模型,准确而形象地描述阀中机械-电磁相互耦合的关系,并据此推导出阀的数学模型,最后运用M ATLAB/Sim ulink软件进行动态仿真.结果表明:键合图理论是电液控制系统建模与仿真的一种有效方法,可为高速开关阀的性能分析及优化设计提供理论依据.

采用可变气门技术可以有效提高汽车发动机燃油经济性以及降低发动机有害排放物。由于现有可变气门机构仅能对气门配气参数进行有限调节,为了实现气门配气参数无级柔性调节,本文介绍了一种基于新型开关阀的可变气门驱动系统,详细阐述了其系统组成及工作原理。通过建立试验台架对该系统配气参数可靠性进行试验研究,并分析输入信号脉冲宽度、复位弹簧负载力以及系统工作压力对可变气门系统动态性能的影响规律。试验结果表明该系统动态响应频率可达133Hz,可以用于4000rpm汽车发动机气门配气参数控制。

在普通脉宽调制(PWM)信号驱动下,高速开关电磁阀的开启和关闭时间较长,反应慢,影响了高速开关电磁阀的控制性能。为了进一步提高高速开关阀的控制性能,在分析高速开关阀工作特性的基础上,提出了多路混合驱动方法,缩短了高速开关阀的开启和关闭时间,减小了压力控制时的压力波动,改善了高速开关阀的控制性能。在汽车离合器起步控制中,使用该方法很好地改善了汽车的起步性能,发动机转速比较平稳,从动盘转速增加趋势的波动较小。

换挡过程中换挡力的控制是AMT系统的关键技术之一。对于电控液动式AMT，可以通过高速开关阀的脉宽调制（PWM）控制实现换挡力的控制。该文中首先分析了PWM控制方式下高速开关阀的工作特性；然后基于电磁阀“开／关”特性试验及静态流量理论，提出了确定PWM调制控制周期和占空比的方法；最后，进行了静态调压试验和动态换挡过程控制试验。试验结果表明，该方法能够根据已知油源压力范围确定满足目标控制要求的PWM控制参数。

介绍了一种大流量高速开关阀，其采用2D数字伺服阀作为导阀，控制大流量锥阀的二级结构形式，为了减小锥阀阀芯快速关闭而产生的阀芯冲击和阀芯振荡，在锥阀阀芯右端设置有挤压油膜缓冲装置。实验结果表明：在导控压力为21MPa，锥阀压力7MPa的工作条件下，大流量高速开关阀的流量高达450L/min，6mm的阀芯行程下，阀芯关闭时间大约8ms。该大流量高速开关阀流量大、响应速度快，阀芯缓冲方案新颖，在大功率、快速性场合有重要应用价值。

最近，美国明尼苏达州立大学研究人员提出一种高速开关转阀，该高速开关转阀具有流量大、频率高、寿命长等优点，但该阀阀芯转速不稳定，尤其当小流量工况时，阀芯转速急剧下降，从而导致其不能正常工作。在其研究基础上提出一种改进方案，该方案主要由阀芯和阀套构成，阀芯旋转运动由步进电机驱动，改变阀套轴向位移调节PWM占空比。为了验证该方案的可行性，在多域仿真软件SimulationX3．5中搭建相应的仿真模型，继而对其压力、流量和效率等性能进行分析，计算结果表明改进后的高速开关转阀转速稳定，流量特性好，效率高。

为由高速开关阀和柱塞缸组成的高速电液执行器建立数学模型，通过数值仿真分析高速电液执行器的延迟时间特性。同时根据分析结果提出减少高速电液执行器时间延迟、加快高速电液执行器动作特性的结构优化方案。