涡轮增压器废气旁通换向电磁阀优化设计与分析

胡子健，张兴娇

（萍乡学院机械电子工程学院，337000）

涡轮增压器废气旁通换向电磁阀优化设计与分析

胡子健，张兴娇

（萍乡学院机械电子工程学院，337000）

本文以涡轮增压器中的废气旁通换向电磁阀为例，对该电磁阀的优化设计问题进行了分析，首先对废气旁通换向电磁阀进行了概述，继而从整体设计以及电磁铁的优化设计两个角度对其优化设计过程进行了讨论，最后研究了其在未来的发展方向，目的在于使其在应用过程中存在的问题能够被有效的解决，达到增加发动机输出功率的目的，为涡轮增压器性能的改善带来更大的价值。

涡轮增压；废气旁通换向电磁阀；优化设计；电磁铁

0　前言

将废气旁通换向电磁阀应用到涡轮增压器的运行过程中，能够实现对增压压差和大气压力差的有效控制，从而调节废气门的开度，达到调节进气压力值得目的。而废气旁通换向电磁阀的性能影响对涡轮增压器功能的发挥效果均能够产生重要影响，因此，为使后者能够得到改善，必须针对废气旁通换向电磁阀进行优化，本文主要从电磁阀本身以及电磁铁参数两个角度出发实现优化设计过程。

1　废气旁通换向电磁阀概述

电磁阀的种类有很多，废气旁通换向电磁阀属于其中一种。目前，主要应用于车用发动机的电控废气涡轮增压系统中，实现了对涡轮增压器增压压力的控制。废气旁通换向电磁阀中包含着诸多构建，其中电磁铁是其功能实现的核心，其构成情况如下：

在图1中，1代表壳体组件；2代表线圈；3代表隔磁环；4代表衔铁；5代表固定轴；6代表导向套环。

图1　电磁铁构成图

2　废气旁通换向电磁阀优化设计

2.1废气旁通换向电磁阀整体优化设计

废气旁通换向电磁阀的性能与多方面因素存在联系，因此，对废气旁通换向电磁阀整体进行优化设计，需要通过对大量参数的分析来实现。文章本部分主要以阀芯质量以及阻尼系数等参数主，对其优化设计过程进行了分析。

2.1.1对目标函数的确定

废气旁通换向电磁阀的优化需要在确定一定的目标的情况下实现，通过对废气旁通换向电磁阀本身的特点以及涡轮增压器对其功能的要求的综合考虑，最终确定了优化目标函数，如下：

目标函数中不同参数代表不同的意义，在优化设计过程中，需要以上述目标函数为出发点以及立足点来实现。

2.1.2优化设计过程

在上述目标函数下，为使废气旁通换向电磁阀整体能够得到优化设计，需要从多角度入手来实现，其中对约束条件的优化以及对遗传算法的优化都属于非常重要的内容。

首先，在对约束条件进行优化的过程中，需要对阻尼系数等

其次，在对遗传算法进行优化的过程中，需要从相应目标函数的优化过程入手。遗传算法的意义在于提高整个优化设计过程的准确性，同时在使用过程中也具有简单方便的特点，因此有必要将其应用于废气旁通换向电磁阀的优化设计过程中。为进一步提高遗传算法的精确度，需要设置多组算法全局变量，通过对这一方法的利用，能够使各组所得出的数值实现对比，进而得出最优的方案。

2.2电磁铁优化设计

2.2.1设计方法的选择

在电磁铁的优化设计过程中，对设计方法的选择十分重要，对此，可以通过两种理论来实现：一为磁路方面的理论，二为磁场方面的理论。两种理论各有其优势，同时也都具有一定的缺陷。本文主要应用了磁场的方式对优化设计过程进行了分析。

2.2.2优化设计过程

电磁力的强弱往往决定着废气旁通换向电磁阀的电磁铁的使用效果，因此，为使其使用效果能够得到提高，必须对其电磁力展开设计。电磁力设计方程如下：

在这一方程中，不同的未知数代表的意义也不尽相同，以W为例，其主要代表磁场中的总能量。在对方程进行应用的过程中，必须对每一项参数进行了解与确定，这样才能更好的得出电磁力的最终结果。

在转变了电磁阀结构之后，通过一系列的计算发现，电磁力相对于结构未改变之前得到了很大程度的提高，且与电流之间一直呈比例的方式而存在。在前者达到1000毫安时，后者的数值能够达到最大。为使电磁铁的性能能够得到改善，可以通过对这一优化设计结果的应用来实现。

3　废气旁通换向电磁阀未来的发展方向

从长远发展的角度看，废气旁通换向电磁阀的发展不会仅仅止步于此，通过对计算机技术等一系列先进技术的应用，废气旁通换向电磁阀在控制增压压力和大气压力差的效果还能够得到进一步的提高，同时通过对相应故障预警系统的设计，在其出现故障时也能够被及时的发现并解决，这是废气旁通换向电磁阀未来主要的发展方向，同时也是涡轮增压器性能进一步提高的主要途径。

4　结论

综上，在涡轮增压器中，废气旁通换向电磁阀的功能在于实现增压压力的自动调节。鉴于目前废气旁通换向电磁阀在实现压力调节方面存在的实时性无法得到保证的问题，对其进行优化设计开始变得十分必要。具体过程需要通过电磁阀整体的优化设计与电磁铁的优化设计两个方面来实现，两者在优化过程方面存在差别。为提高涡轮增压器的性能，将上述优化设计结果应用到废气旁通换向电磁阀的具体设计过程中能够起到较大的支持。

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［4］段志军，李长莉，崔立辉，张树桐，潘华.高空作业车比例电磁阀控制电路板的优化设计［J］.中国修船，2010，06：20-23.

The turbocharger exhaust bypass the reversing solenoid valve optimization design and analysis

Hu Zijian，Zhang Xingjiao
（Pingxiang College of Mechanical and Electronic Engineering，337000）

In this paper，based on the exhaust turbocharger bypass the reversing solenoid valve as an example，the optimization of the electromagnetic valve design problems are analyzed，and the first to exhaust bypass the reversing solenoid valve were summarized， and then from the overall design and the optimal design of the electromagnet two angles for the optimization design process are discussed，finally studied the direction of development in the future，the purpose is to make it in the application process， the problems can be resolved effectively achieve the purpose of increase engine power output，to improve the performance of the turbocharger to bring more value

Turbocharging；Exhaust gas bypass the reversing solenoid valve；Optimization design；electromagnet

课题级别：市级课题

审批部门：萍乡市科技局

课题编号：2015GY056

课题名称：涡轮增压器废气旁通换向电磁阀2015年萍乡市指导性科技计划项目一系列参数进行应用，通过一系列的计算过程，能够最终得出优化参数，结合废气旁通换向电磁阀的实际情况，可以将优化参数的取值控制在一定范围内，继而完成整个优化设计工作。最终所得出的优化后的约束条件方程如下：