可变气门可变气门机构能够分为有凸轮驱动和无凸轮驱动机构，有凸轮驱动机构留有凸轮，但是凸轮型线制约它的调节能力。在无凸轮机构中使用电液、电磁或电气等形式驱动气门，从而代替有凸轮机构中的凸轮轴及其从动件，能够灵活调节气门参数，应用前景广泛。77711

    （1）有凸轮驱动机构

有凸轮机构中，我们可以在许多主要汽车制造商生产的发动机中，发现机械可变凸轮相位和机械可变升程型系统。上世纪八十年代，本田公司自主研制并推出的典型的可变凸轮型线机构“可变气门正时和气门升程电子控制系统”，是全世界首个能够同时控制气门升程以及开闭时间的气门控制系统。在宝马的VANOS系统中，通过调节机械装置来实现凸轮轴相对于曲轴位置的改变，将液压与机械控制系统结合在一起，它的机构图如图1。1所示[4]。虽然这些系统已经成功地减少了排放和燃油消耗，但是有凸轮机构仅仅是改变了原系统的凸轮和凸轮轴，在结构方面依旧存在许多局限性，不能够灵活的控制。

图1。1 宝马的VANOS凸轮机构图

    （2）无凸轮驱动机构

    无凸轮驱动机构能够实时的控制气门定时和升程，进而降低泵气损失，改善燃烧过程，降低污染物的排放。它主要包括电液、电磁和电气驱动可变气门机构。

    a。电液系统能够非常灵活地控制气门正时的相位和持续时间，同时在所有的负载中接近最佳气门正时。但是，在设计和控制电液系统的反应时间、功率消耗方面存在挑战。另一方面，由于电液驱动配气机构使用了液压泵和电液伺服阀，增加了系统的复杂性。同时，由于液体介质易发生泄露而造成环境污染，并且液体介质受温度的影响较大，不能够精确控制气门运动，增加功率损耗。

   b。电磁驱动机构由于其高效率、低能耗等优点，近来受到广泛的研究与应用。其中，所提出的储能机构在气门运动中产生类似于摆动力学的动力学。最大限度的减少电磁执行器中的欧姆损耗，实现最佳强制性能。电磁驱动的结构从原先的无弹簧式（如图1。2所示）及接下来的单弹簧式（如图1。3所示）发展成目前应用较为广泛的双弹簧式（如图1。4所示）[5]。在发动机电磁气门驱动中，使用电磁铁代替凸轮轴来驱动和控制气门。论文网

无弹簧EMVA结构系统图单弹簧EMVA结构系统图双弹簧EMVA结构系统图

c。电气驱动机构与电液驱动机构的工作原理之间的差别在于驱动介质的不同，电气驱动机构的驱动介质是气体，而电液驱动机构的驱动介质是液体。目前，Gould等人设计了一种电气驱动装置，将压缩空气作为驱动介质，通过电子-机械阀门进行控制。压缩空气是一种轻质量的介质，可以在较宽的温度范围内进行快速的响应[6-7] 。但是，由于其需要大量的压缩空气，则需要消耗的能量较多。

2  电磁气门控制技术

当前应用比较成熟的电磁驱动配气机构控制策略主要有PID控制法、滑膜变结构控制和模糊控制。

    (1) PID控制法

作为传统的控制策略，PID控制算法由动态控制中的包括过去、现在以及将来的内容组成，配备优、鲁棒性强，从而成为直线电机控制系统当中最根本的控制策略。PID控制器是实用历史最长的控制器，在工业生产之中的使用范围广。

    (2) 滑膜变结构控制

    滑膜变结构控制作为一种特别的非线性控制，它不固定的系统结构能够依照系统目前的状况有目的地随之改变，使系统根据预定的状态轨迹运动[8]。作为一种特殊的鲁棒性控制方法，滑膜变结构控制主要应用在控制非线性系统当中。