电磁驱动配气机构相比传统发动机中的凸轮驱动配气机构,能实现气门运动规律在运行范围内的全柔性化调节,使得发动机以最佳性能运行在各工况下,可显著提升发动机的动力性和节能环保性能。电磁驱动配气机构的核心驱动部件为电磁直线执行器,其能耗的高低和性能的优劣将直接影响到电磁驱动配气机构的配气系统能耗、高速运动下的适应性以及长时间稳定工作的可靠性等,进而影响到发动机的动力性和燃油经济性。因此,对电磁直线执行器的能耗及其降耗散热技术的研究具有重要的理论研究意义和实际应用价值。本文以应用于一种新型发动机电磁驱动配气机构的电磁直线执行器为研究对象,通过理论分析、数学建模、仿真计算和试验验证相结合的方法对电磁直线执行器的能耗及其变化规律进行了深入研究,并进一步探究了执行器的降耗散热技术。论文的主要工作和研究成果包括以下几个方面:(1)明确了电磁直线执行器的能耗构成,建立了以铜耗和铁耗为主的能耗数学模型。借助电磁场有限元仿真软件Ansoft Maxwell,建立了电磁直线执行器的二维和三维有限元仿真模型,对执行器的电磁特性和能耗进行了仿真计算,为电磁直线执行器的能耗规律性研究奠定了理论基础。(2)研究了电磁直线执行器的能耗分布及变工况下的能耗变化规律,并对影响执行器能耗的重要因素展开了分析。为验证电磁直线执行器能耗仿真模型的准确性,提出了执行器的堵动测试方案。搭建试验测试台架,开展了堵动测试试验,并探究了堵动状态下的铁耗变化规律,最后将堵动测试的能耗数据与仿真计算结果相对比,吻合较好。(3)从电磁直线执行器的结构改进和材料优化等方面对其节能降耗方案进行了研究,提出了内芯切槽、磁瓦拼接以及软磁材料改进三种降耗方案,并对各方案的优缺点及可行性进行了深入和细致地分析。在对三种降耗方案综合分析之后,提出了三种方案相结合的新方案。通过仿真对比分析,验证了新方案在提升电磁直线执行器的电磁性能及降耗能力方面的优异性,为电磁驱动配气机构的节能降耗奠定了理论研究基础。(4)从传热学理论出发分析了电磁直线执行器内部的热交换过程,借助有限元仿真软件Ansoft Maxwell和Ansys Workbench,建立了电磁直线执行器的电磁场-温度场双向耦合仿真模型,通过仿真计算分析了执行器的热分布及温升变化规律,并进一步探究了环境温度和对流换热系数这两个重要因素对执行器温升的影响。(5)通过搭建试验测试台架,选用合理的测试仪器,对电磁直线执行器的温升进行了测试,并将测试试验数据与温度场仿真计算结果进行对比,验证了电磁场-温度场双向耦合仿真模型的准确性。探究了电磁直线执行器的冷却散热措施,并对强制风冷方案进行了深入分析和试验测试,为后续执行器的冷却散热乃至进一步的性能提升研究奠定了良好的基础。