Автоматизированный электромагнитный привод газораспределительных клапанов поршневого ДВС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Соснин, Дмитрий Александрович

• Соснин, Дмитрий Александрович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Соснин, Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ КАК ОБЪЕКТА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.

1.1. Краткие сведения об автомобильном двигателе.

1.2. Четырехтактный двигатель.

1.3. Газораспределение в четырехтактном поршневом двигателе.

1.4. Газораспределительные механизмы современных поршневых двигателей.

1.5. Выводы по первой главе.

2. КЛАПАНЫ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ ДЛЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ.

2.1. Предварительные замечания.

2.2. Механические клапаны.

2.3. Электромагнитные клапаны.

2.4. Электромагнитный клапан с пружинным ударным устройством.

2.5. Электромагнитный клапан с пружинной амортизацией.

2.6. Электромагнитный клапан с демпфирующим устройством.

2.7. Электромагнитный клапан без возвратной запорной пружины.

2.8.Магнитоэлектрический клапан с гидравлическим амортизатором.

2.9. Электромагнитный клапан с пневматическим амортизатором.

2.10. Экспериментальные модели электромагнитных клапанов.

2.11. Выводы по второй главе.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ И ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРИВОДА ДЛЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА ДВС.

3.1. Предварительные замечания.

3.2. Параметры оптимального проектирования.

3.3. Составление электрической схемы-аналога для механической цепи ЭМ-клапана и определение коэнергии магнитной цепи.

3.4. Выбор обобщенных параметров для ЭМ-клапана.

3.5. Выбор и обоснование начальных условий для расчета электромагнитного клапана.

3.6. Применение силовой функции Лагранжа при составлении уравнения движения для консервативной электромагнитной цепи.

3.7. Применение принципа наименьшего действия при анализе неконсервативных подсистем электромагнитного привода ГР-клапана.

3.8. Выводы по третьей главе.

4. разработка мктодики рлсч1па силовых 'ш:к тромап штов для 1азорлспрнделип:лы1ых kjiaiIAIюв 1IOPIIII IlvIiOI'O дik'.

4.1. Магнитные свойства ферромагнитных материалов и изготовленных из них сердечников.

4.1.1. Магнитомягкие и магннтожесткие ферромагнетики.

4.1.2. Магнитная проницаемость и кривая первоначального намагничивания ферроматериала.

4.1.3. Предельная петля гистерезиса (статическая характеристика перемагничивания).

4.1.4. Частные циклы перемагничивания.

4.1.5. Влияние намагничивающей системы при первоначальном намагничивании.

4.2. Работа силового электромагнита в газораспределительном клапане.

4.2.1. Магнитная цепь силового электромагнита.

4.2.2. Намагничивающая катушка электромагнита как источник постоянной магнитодвижущей силы.

4.2.3. Анализ работы электромагнита с возвратной пружиной по частному циклу перемагничивания.

4.2.4. JnepreiHWcckiie процессы в электромагнитном приводе газораспределительного клапана.

4.2.5. Расчет витой клапанной пружины.

4.3. Расчет электрических, магнитных и размерных параметров ЭМ-клапана.

4.3.1. Исходные данные и условия для расчета.

4.3.2. Обобщающие параметры и коэффициенты кратности.

4.3.3. Определение намагничивающей силы Fp электромагнита.

4.3.4. Определение проводимости рабочего воздушного зазора.

4.3.5. Определение намагничивающей силы Fe.

4.4. Выводы по четвертой главе.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.

5.1 Предварительные замечания.

5.2. Расчёт геометрических размеров электромагнита по заданной тяговой силе.

5.3. Расчёт тяговой силы Р, электромагнита по заданным геометрическим размерам.

5.4. Расчет кода якоря при заданных тяговой силе и габаритных размерах электромагнита.".

5.5. Расчет тяговой силы и допустимого хода якоря при заданных габаритных размерах электромагнита.

5.6. Расчет магнитной системы ЭМ-клапана с ненасыщенным ферромагнитным шунтом.

5.7. Расчет магнитной системы ГР-клапана с ферромагнитным шунтом и отверстием в центральном стержне ярма для подвижного штока.

5.8. Расчет электромагнитного клапана с использованием программы Microsoft Excel на ПК «Pentium».

5.8.1. Основные соотношения, используемые при машинном моделировании магнитной цепи.

5.8.2. Расчет и моделирование на ЭВМ.

5.9. Выводы по пятой главе.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизированный электромагнитный привод газораспределительных клапанов поршневого ДВС»

Разработчикам автомобильных двигателей хорошо известно, что создать поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) без распределительного вала -идея исключительно плодотворная, так как с устранением постоянной кинематической связи между клапанами газораспределительного механизма (ГРМ) и коленчатым валом двигателя появляется возможность автоматического регулирования фаз газораспределения.

Отказаться от механического привода газораспределительных клапанов и заменить его электромагнитным приводом с управлением от электронной автоматики, впервые предложил доктор технических наук, профессор Московского автомобильно-дорожного института (МАДИ) Владимир Митрофанович Архангельский, еще в 50-х годах XX века [4]. Уже тогда было ясно, что поршневой двигатель с механическим приводом клапанов далек от совершенства, так как обладает рядом существенных недостатков.

Во-первых, под каждую новую конструкцию двигателя необходимо экспериментально подбирать соотношение газовых фаз и создать распределительный вал с таким профилем и взаимным расположением толкающих кулачков, которые наиболее оптимально отвечали бы не только конструкции, но и назначению разрабатываемого двигателя. Связанно это с тем, что в поршневых двигателях различных по мощности, степени сжатия, оборотистости, способу смесеобразования и другим конструктивным особенностям фазы газораспределения также совершенно различны.[1]. Так в высокоскоростном двигателе для спортивно-гоночного автомобиля, когда требования к стоимости и топливной экономичности не являются определяющими, а на первое место выходит требование получения максимально развиваемой мощности, применяются распредвалы, которые удлиняют фазы открытого состояния впускных и выпускных клапанов, и тем самым достигается требуемое перекрытие клапанов необходимое для полной продувки камеры сгорания на высоких оборотах. При этом мощность развиваемого двигателя заметно возрастает. [2]. На холостом ходу и пониженных средних оборотах такие двигатели работают неустойчиво, с повышенным выбросом вредных веществ (канцерогенов) в атмосферу, с увеличенным расходом топлива. Ясно, что для автомобилей массового потребления применение спортивных двигателей нерационально.

Для автомобилей - вездеходов (внедорожников) двигатель должен обладать постоянством вращающего момента в более широком диапазоне частот вращения коленчатого вала, что достигается соответствующим сдвигом фаз газораспределения относительно верхней и нижней мертвых точек [5].

К двигателям обычных автомобилей предъявляются требования высокой топливной экономичности, крайне низкого количества канцерогенных веществ в выхлопных (отработавших) газах, высокой надежности и долговечности работы, простоты и безопасности управления, достаточно высокой мощности, и все это при разумных габаритах, массе и себестоимости.

Во-вторых, для двигателей с распределительным валом сложность выполнения перечисленных требований в их трудно устранимой противоречивости. Можно создать экологически совершенный двигатель, но при этом возрастет потребление топлива, упадет удельная мощность и резко увеличится продажная стоимость автомобиля. Можно создать такую конструкцию ГРМ двигателя, которая будет отвечать требованию повышения топливной экономичности. Наиболее эффективно это достигается путем отключения части цилиндров при движении автомобиля по высококлассной автомагистрали с постоянной скоростью. Но ясно, что при этом значительно усложнится конструкция ГРМ и система топливо-подачи, резко уменьшится мощность и приемистость двигателя, понизится маневренность автомобиля.

В третьих. В настоящее время созданы и широко используются в поршневых двигателях массовых автомобилей многоклапанные (четырех - и пяти-клапанные) газораспределительные механизмы (см. рис. 1.10), которые в большей мере, чем классические двух клапанные ГРМ обеспечивают компромисс между противоположными требованиями: развиваемой мощностью, равномерностью вращающего момента, экологией и топливной экономичностью.

Но и такие ГРМ не свободны от принципиальных недостатков:

- они имеют сложную конструкцию составных механических компонентов и кинематических передач;

- их техническое обслуживание и ремонт в процессе эксплуатации - дорогостоящие мероприятия, требующие высококвалифицированных специалистов и рабочих, а также специальный ремонтной оснастки и инструмента;

- они, как и классические ГРМ не обеспечивают работу двигателя с управлением фаз газораспределения.

Частично, задача управления фаз решается с применением сложной механики управления раздвижным распредвалом или разнопрофильными кулачками (разработчики: фирма ФИАТ (Италия) и фирма Мицубиси (Япония) [61]). Но и такие ГРМ не находят широкого применения из-за высокой конструктивной сложности и недостаточно высокой эксплуатационной надежности (см. рис. 1.12 и 1.13). Все эти недостатки могут быть устранены с применением гибкого электронного управления ГР-клапанами.

Что дает гибкое, не привязанное к распределительному валу, автоматическое управление газовыми фазами в поршневом ДВС?

1. Для автомобильного двигателя, основной спецификой которого является его работа в исключительно разнообразных режимах по нагрузке и частоте вращения коленчатого вала, фазы газораспределения могут быть оптимальными для всех возможных режимов: холостого хода, частичных нагрузок, максимальных оборотов, полной мощности и прочих. [3]. Оптимальный режим газообмена делает поршневой ДВС наиболее совершенным по четырем главным показателям: экологии, развиваемой мощности, топливной экономичности, равномерности хода.

2. Если управление клапанами механически не связанно с вращением коленвала, то легко реализуется не только отключение цилиндров, но и изменение последовательности их срабатывания. При этом возможны отключение цилиндров по заданной программе чередования рабочих ходов и даже реверс коленвала. В первом случае может быть реализована поочередная продувка цилиндров во время штатной работы ДВС, во - втором - обратный ход в специальном ДВС.

3. На работу ГРМ с механическим приводом клапанов от коленвала отбирается часть механической энергии двигателя (до 15%). С электромагнитным приводом клапанов ГРМ работает от бортсети автомобиля, что несколько повышает КПД двигателя. [16].

4. Автоматическое управление электромагнитными клапанами от электронной автоматики допускает применение программного регулирования всех фазовых характеристик двигателя: легко можно изменять моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек и рабочих тактов двигателя, длительности открытого и закрытого состояний клапанов, время перекрытия (одновременного открытого состояния) клапанов, осуществлять потактовый сдвиг фаз, адаптировать работу ГРМ под любой возможный режим двигателя или под заданную программу управления.

5. Электронное управление электромагнитными клапанами может быть совмещено в едином бортовом компьютере с электронным управлением впрыска топлива и электроискровым зажиганием. Такое управление становиться универсальным и может применяться на двигателях различных конструкций.

Однако на пути реализации очевидных преимуществ для двигателей с электромагнитным приводом клапанов стоит длинный ряд научно - технических и технологических проблем, основная из которых - разработка и промышленное изготовление электромагнитного клапана пригодного для установки в реальном поршневом ДВС.

На первый взгляд проблема может быть решена достаточно просто: надо установить силовой электромагнит непосредственно на стержень газораспределительного клапана, так чтобы он (клапан) открывался тяговой силой электромагнита, а закрывался обычной клапанной пружиной. Именно таким был первый электромагнитный клапан Архангельского (см. рис. 2.1 в гл. 2). Но испытания показали, что для преодоления запорной силы клапанной пружины (400 - 450 Н) электромагнит получается громоздким и потребляет значительный электроток -не менее 7 - 8 А на один электромагнит из 12-ти вольтовой бортсети автомобиля. Кроме того, электромагнит обладает инерционностью и при срабатывании издает значительные акустические шумы.

Так в самом начале исследований стало ясно, что техническая реализация электромагнитного привода клапанов - задача технически трудно достижимая. Начались поиски конструктивных и схемотехнических вариантов исполнения электромагнитных клапанов, которые (поиски) особенно активно велись и ведутся по настоящее время в Германии. Работы немецких ученых и инженеров отображены в десятках журнальных статей [7].[35] и в значительном количестве патентов и изобретений (см. аналитический обзор в гл. 2).

Чтобы ГРМ без распределительного вала отвечал современным технико-экономическим и эксплуатационным требованиям, предъявляемым к автомобильным ДВС, надо прямой электромагнитный привод* газораспределительного клапана сделать малогабаритным (таких размеров, чтобы он помещался под клапанной крышкой стандартного двигателя); достаточно быстродействующим (не Помимо прямого электромагнитного привода клапана, когда тяговое усилие якоря электромагнита приложено непосредственно к клапанному стержню, существуют ГРМ с опосредованным электроприводом клапанов через промежуточные механические передачи (см. рис. 1.13). менее 50 срабатываний в секунду); с (мраниченным потреблением электрического тока (не более ЗА на один электромагнит); с перегревом не выше допустимой температуры (200°С для обычных обмоточных приводов); умеренно шумящим (не более 120 дб).

Полному перечню перечисляемых требований не соответствует ни один из известных к настоящему времени электромагнитных клапанов, хотя их созданием уже много лет занимаются специалисты и ученые передовых зарубежных автомобилестроительных фирм и отечественные разработчики.

Этому есть ряд причин.

Первое. Создать силовой электромагнитный привод малых размеров исключительно сложно. Громоздкость обусловлена необходимостью получения от электромагнита достаточно большой тяговой силы при ограничении тока потребления на срабатывание и удержание. Приходится наматывать большое число W витков, чтобы обеспечить катушке электромагнита требуемую намагничивающую силу F=WI при малом токе I управления. Это приводит к образованию значительной индуктивности L катушки, а значит к ограничению скорости срабатывания электромагнита. Стремление повысить быстродействие понижением индуктивности L за счет уменьшения числа W витков приводит к необходимости увеличения тока управления и как следствие - к недопустимому расходу электроэнергии на работу электромагнитных клапанов.

Второе. В электромагнитном приводном устройстве, в котором основным компонентом является смыкающийся электромагнит, шумы от соударений якоря с ярмом неизбежны. Удары приводят не только к шуму, но и к поломке клапанов.

Третье. В поршневом двигателе с классическим ГРМ последовательность и логика срабатывания впускных и выпускных клапанов обеспечивается распределительным и коленчатым валами, с которыми все клапаны находятся в постоянной и ничем не нарушаемой кинематической связи. В двигателе с электронным управлением, в котором газовые потоки переключаются электромагнитными клапанами, указанная кинематическая связь клапанов с коленвалом отсутствует. Это приводит к тому, что при выключении двигателя, его коленчатый вал останавливается в случайном положении относительно расположения газораспределительных клапанов, которые при выключении зажигания все устанавливаются в положение <закрыто>. Теперь, чтобы снова запустить двигатель необходимо установить все клапаны в исходное предпусковое состояние, соответствующее случай9 ному положению коленчатого вала. Это возможно осуществить соответствующим набором электрических сигналов, поданных на все электромагнитные клапаны одновременно. Ясно, что для формирования набора предпусковых электрических сигналов потребуется специальное электромагнитное устройство с регистратором статических (неподвижных) состояний коленвала и со специальной (предпусковой) программой управления электромагнитными клапанами.

Как полагают разработчики все эти проблемы разрешимы. Так, разумное ограничение тока силового электромагнита возможно при введении на автомобиле второго бортового напряжения 42 В. Габаритные размеры электромагнита в значительной степени могут быть уменьшены не только понижением тока потребления, но и увеличением тяговой силы за счет усложнения магнитопроводящей цепи в воздушном зазоре. Понизить акустические шумы от срабатывания электромагнита можно амортизационными средствами (например, противоударными пружинами), а предпусковая установка клапанов, как и рабочее управление клапанами, легко реализуется с помощью специального программного обеспечения, заложенного в постоянную память бортового микропроцессора.

Судя по открытым публикациям последнего времени [33,34,35] группе немецких ученых и инженеров, работающих на фирме FEV (Motorentechnik GmbH, Aachen) удалось решить часть из перечисленных проблем и создать экспериментальный поршневой двигатель с электромагнитным приводом клапанов для автомобиля BMW [60]. Исследования выполнены на макетных образцах, информация о проведении инженерных расчетов в публикациях отсутствует. Надо полагать, что макеты созданы опытным подбором рабочих параметров.

Проведенные автором исследования отечественных и зарубежных разработок в области создания прямого электромагнитного привода газораспределительных клапанов показали, что до настоящего времени не разработана теория оптимального проектирования таких приводов, нет инженерных методик расчета для клапанных электромагнитов, и как следствие, до сих пор нет конструкций газораспределительных механизмов с электромагнитными клапанами приемлемых для широкого использования в автомобильных двигателях. Сказанное обуславливает актуальность поставленной автором цели диссертационной работы: разработать теорию оптимального проектирования электромагнитных газораспределительных клапанов и методику их расчета с применением современных компьютерных технологий.

Для достижения поставленной цели был решен ряд научно-исследовательских задач:

- проведено теоретическое исследование газораспределительного механизма поршневого двигателя с распределительным валом и пружинными клапанами, который рассмотрен как объект автоматического управления (гл. 1);

- составлен аналитический обзор по отечественным и зарубежным разработкам электромагнитных клапанов, сведения о которых опубликованы в открытой научно-технической и патентной литературе (гл. 2);

- создана теория оптимального проектирования силовых тяговых электромагнитов с применением математического аппарата вариационного исчисления (гл. 3). Предлагаемая теория отображает научную новизну диссертационной работы;

- на основе теории оптимального проектирования разработана инженерная методика расчета силовых электромагнитов для газораспределительных клапанов поршневого двигателя (гл. 4), что обуславливает практическую ценность диссертации;

- проведена экспериментальная оценка точности вычислений по разработанной методике расчета с применением современной программы «Microsoft Excel 2000» на персональном компьютере (гл. 5).

Общий объем диссертационной работы составляют: введение, пять вышеуказанных глав, заключение с выводами и рекомендациями, приложения, список литературы. Работа содержит 188 страниц текста, 59 рисунков, 11 таблиц, 71 наименование в списке использованной литературы.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Соснин, Дмитрий Александрович

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1. Анализ физических процессов газообмена в поршневом двигателе показал, что с применением электронного автоматического управления клапанами достигается улучшение топливной экономичности, экологических и мощностных показателей двигателя.

2. Получены дифференциальные уравнения, описывающие движение якоря электромагнита в ГР-клапане, и разработаны способы их решения.

3. Впервые теоретически описаны взаимосвязи электрических, магнитных и механических параметров силовых электромагнитов, предназначенных для работы в ЭМ-клапане.

4. Разработана методика составления и расчета эквивалентной схемы-аналога для электромагнитного привода ГР-клапана.

5. Определены оптимальные параметры и характеристики ЭМ-клапана.

6. Установлены основные факторы, влияющие на форму тяговой характеристики электромагнита, и предложен способ ее коррекции путем введения в рабочий воздушный зазор ферромагнитного шунта с заданной формой.

7. Разработаны устройство и принцип действия ЭМ-клапана с одним и с двумя электромагнитами, проведено сравнение их параметров и показана целесообразность применения ЭМ-клапана с двумя электромагнитами.

8. На основании проведенных теоретических исследований разработана методика инженерного расчета электромагнитных клапанов для газораспределительного механизма поршневого двигателя.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Соснин, Дмитрий Александрович, 2005 год

1. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов (том I) / В.Н. Луканин, К.А. Морозов, А.С.Хачиян и др. Под ред. В.Н.Луканина. М.: Высшая школа, 1995,369 с.

2. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и разработка поршневых и комбинированных двигателей /В.А. Алексеев, Н. А.Иващенко, В.И.Ивин и др. Под ред. А.С. Орли-на и М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1980,288 с.

3. Автомобильные двигатели / Под ред. М.С,Ховаха. М: Машиностроение, 1977, 536 с.

4. Архангельский В.М. Автомобильные двигатели. М.: Машиностроение, 1967, 536 с.

5. Соснин Д А, Автотроника. Электрооборудование и системы бортовой автоматики современных легковых автомобилей. Учебное пособие. М.: Солон-Р, 2001,272 с.

6. Соснин Д. А. Клапаны с электромагнитным приводом для газораспределительного механизма поршневого двигателя. М.: «Ремонт и сервис», №12,2001.

7. Forum der Meinungen: 1st der Ventiltrieb der Zukunft voll variabel? In: MTZ 60 (1999).

8. Esch, Т.; Hagen, J.; Pischinger, M.; Salber, W.: Mfiglichkeiten der ottomotorischen ProzeBfuhrung bei Verwendung des elektrome-chanischen Ventiltriebs. In: 7. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik, 1998.

9. Salber,W.: Untersuchungen zur Verbesserung des Kaltstart und Warmlaufverhaltens von Ottomotoren mit variabler Ventilsteuerung. In: Dissertation, RWTH Aachen, 1998.

10. Pischinger, S.; Salber, W.; Moglichkeiten zur Verbesserung des Kaltstart-, Warmlauf- und Instationarverhaltens mittels variabler Ventilsteuerzeiten. In: 20. Internationales Wiener Motorensymposium, VDI Fortschrittberichte Reihe 12 Nr. 376,1999.

11. Baier, K; Kramer, M.; Kiihn, M.; Thorn, R. W.: Variable Ventilsteuerungen ein Weg zur Verbrauchsreduzierung und Drehmomentsteigerung bei Otto Motoren. In: 20. Internationales Wiener Motorensymposium, VDI Fortschrittberichte Reihe 12 Nr.376,1999.

12. Koch, A.; Kramer, W.; Warnecke, V: Die Systemkomponenten eines elektromechanischen Ventiltriebs. In: 20. internationales Wiener Motorensymposium, VDI Fortschrittberichte Reihe 12 Nr. 376,1999.

13. Butzmann, S.; Melbert, L; Koch, S.: Sensorless Control of Electromagnetic Actuators For Variable Valve Train. In: SAE 2000-01-1225

14. Warnecke, V.; Koch, A.; Kramer, W.: Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Systemkomponenten eines elektromechani-schen Ventiltriebs. In: 8. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik Oktober 1999.

15. Fiaccabrino, C.; Rouge, Т.: Smarter Ventiltrieb -Ein Weg zur Minimierung von Leistungsbedarf und Gerauschen durch eine intelligente Regelung eines optimierten Aktuators. In: 8. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik Oktober 1999.

16. Cosfeld, R.; Kliiting, M; Grudno, A.: Technologische Ansatze zur Darstellung eines elektromechanischen Ventiltriebs. In: 8. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik Oktober 1999.

17. Niefer, H.; Doll, G.; Liickert, P.: Zylinderabschal tung Ein anspruchsvolles Konzept zur Ver brauchsreduzierung ohne EinbuBe an FahrspaB oder beim Komfort. In: 8. Aachener Kolloquium

18. Fahrzeug- und Motorentechnik Oktober 1999.

19. Bonse R.; Quentin K.: Auslegung und Fertigung von Aktuatoren ftir elektromechanische Ventiltriebe. In: HDT Essen, Tagung Nr. H030-03-031-0 Marz 2000.

20. Kilger M.; Wamecke V.; Koch A.; Kramer, W.: Reduktion der GerSuschemissionen eines elektromagnetischen Ventiltriebs durch intelligente Regelungsstrategien. In: HDT Essen, Tagung Nr. H030-03-031-0 Marz 2000.

21. Boulicout, M.; Biziean, L.; Guerin. S.; Morin, L; Roux, L: Adaption of Electromechanical Valve Control on a 21 -4 Cylinder Engine. In: HDT Essen, Tagung Nr. H030-03-031-0 Marz 2000.

22. Kltiting M.; Flierl, R.: Die 3. Generation von Ventiltrieben neue vollvariable Ventiltriebe zur drosselfreien Laststeuerung. In: HDT Essen, Tagung Nr. H030-03-031-0 Marz 2000.

23. Rausch. M.: Elektronik fur die elektromagnetische Ventilsteuerung. In: HDT Essen, Tagung Nr. H030-03-031-0 Marz 2000.

24. Walzer. P.; Kemper, H.; van der Staay. F.: Mecha-tronik als Losung zukimftiger Anforderungen an die Motorentechnik Beispiel elektromecha-nischer Ventiltrieb. In: 4. ATZ/MTZ Fachkonferenz Automobilentwicklung & Management, Juni 2000.

25. Rouge, Т.: Electromagnetic Valve Actuation «SVA». In: Variable Valve Actuation TOPTEC, The State of the Art, SAE Tagung September 2000.

26. Schwaderlapp, M.; Schebitz M., Koch F.W., Salber, W.: Der elektromechanische Ventiltrieb -Mehr als ein Verbrauchskonzept. In: 9. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik, Oktober 2000.

27. Kltiting, M; Flierl, R.; Grudo, A.; Luttermann, C: Drosselfreie Laststeuerung mit vollvariablen Ventiltrieben. In: MTZ 60 (1999) 7/8

28. Rausch, M: Neue Moglichkeiten durch elektromagnetischen Ventiltrieb. In: Auto & Elektronik 1/2000.

29. Stier, M.: Pneumatische Ventilfedem in der Formel 1. In: MOT, Heft 17/2000.

30. Hannibal, W.; Meyer, K.: Patentrecherche und Uberblick zu variablen Ventilsteuerungen. In: HDT Essen, Tagung Nr. H030-03-031-0 Marz 2000.

31. Pischinger, M.; Salber, W., Kemper H., Baumgarten H., van der Staay, F.: Darstellung der Potentiale des elektromechanischen Ventiltriebs im Fahrzeugbetrieb. In: 8. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik, 1999.

32. Pischinger S., Hagen J., Salber W.: Verbesserung des Betriebsverhaltens eines Ottomotors mit Abgasturboaufladung mittels einer voll variablen Ventilsteuerung. In: 7. Aufladetechnische Konferenz, 2000, Dresden.

33. Pischinger, S.; Salber, W.: MOglichkeiten zur Verbesserung des Kaltstart-, Warmlauf- und Instationarverhaltens mittels variabler Ventil-steuerzeiten. 20. Internationales Wiener Moto-rensymposium. In: VDI Fortschrittberichte Reihe 12, Nr. 376,1999.

34. Ernst Gschweitl. Signitikante Verringerung des VerschleiBes durch Optimierung des Vtntiltriebes. MTZ.61.2000, №1.

35. Wolfgang Salber und die anderen. Der elektromechanische Ventiltrieb Systembaustein fur zuktinftige Antriebskonete. Teil - 1:MTZ.61.2000, №12; Teil - 2:MTZ.62.2001, №1.

36. Stefan Pischinger und die anderen. Ladung sbewegung und Gemischbildung bei Ottomotoren mitvoll variabler Ventilsteuerung.MTZ.62.2001, №11.

37. Козлов В.А., Красов И.М. Электромагнитные управляющие элементы. M.: Энергия, 1966,272с.

38. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика, электродинамика. М.: Наука, 1969, 339 с.

39. Эльсгольц Л.Э. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. М.: Наука, 1969,296 с.

40. Любчик М.А. Оптимальное проектирование силовых электромагнитных механизмов. М.: Энергия, 1974,392 с.

41. Л.Янг. Лекции по вариационному исчислению и теории оптимального уравнения. М.: Мир, 1974, 423 с.

42. Петров Ю.П. Вариационные методы теории оптимального уравнения. М.: Энергия, 1965,328 с.

43. Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984,454 с.

44. Буль Б.К. Основы теории и расчета магнитных цепей. М.: Энергия, 1967,463 с.

45. Гордон А.В. Сливинская А.Г. Электромагниты постоянного тока. М-Л.: Госэнергоиз-дат, 1960, 272 с.

46. Агаронянц Р.А. Динамика, синтез и расчет электромагнитов. М.: Наука, 1967,270 с.

47. А.Анго. Математика для электро- и радиоинженеров. М.: Наука, 1967, 780 с.

48. Лившиц П.А. и др. Теория и расчет элементов автоматических систем. М.: ГОНТИ, 1959, 466 с.

49. Р.Пик и Г.Уэйгар. Расчет коммутационных реле. М.: Госэергоиздат, 1961, 317 с.

50. Буйлов А.Я. Основы электроаппаратостроения. М.: Госэнергоиздат, 1946, 412 с.

51. Ютт. В.Е. Электрооборудование автомобилей. Учебник для студентов вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 2000,320 с.

52. Гаврилов Л.П., Соснин Д. А. Расчет и моделирование линейных электрических цепей с применением ПК. Учебное пособие для студентов машиностроительных вузов. М.: «СОЛОН-Пресс», 2004,465 с.

53. Гаврилов Л.П. Нелинейные цепи в программах схемотехнического моделирования. М.: Солон Р, 2002,448 с.

54. Соснин Д.А. Рабочие процессы в автомобильных двигателях внутреннего сгорания. / В монографии «Автотроника» (Электрооборудование и системы бортовой автоматики современных легковых автомобилей). М.: Солон-Р, 2001.

55. Соснин Д.А. Электромагнитный привод газораспределительных клапанов в поршневом двигателе внутреннего сгорания. /В монографии Соснина Д.А. и Яковлева В.Ф. «Новейшие автомобильные электронные системы». М.: Солон-Прессс, 2005,486 с.

56. Соснин Д А., Колесниченко В.Н. Теоретические аспекты современных электронных систем управления для двигателей внутреннего сгорания./В сборнике научных трудов МАДИ. № 187,1981.

57. Ютт В.Е., Соснин Д А. О возможности применения электромагнитных клапанов в газораспределительном механизме ДВС. Тезисы докладов научной конференции МАДИ (ГТУ).2005.

58. Соснин Д.А. Теоретические аспекты оптимального проектирования силовых электромагнитов для газораспределительных клапанов ДВС. Сообщение. Тезисы докладов научной конференции МАДЩГТУ). 2005.

59. Соснин Д.А. Электромагнитный клапан. Заявка на изобретение по классу FOIL 9/04. Подано в патентный отдел МАДИ (ГТУ).2004.

60. Соснин Д.А. Клапаны с электромагнитным приводом для газораспределительного механизма поршневого двигателя. М.: «Ремонт и Сервис», 2001, №12(39).

61. Автомобильный справочник. Перевод с англ. -М.: Изд. «За рулем», 2000.

62. Ротерс Г.К. Электромагнитные механизмы. М-Л.: Госэнергоизд.1949.

63. Сотсков Б.С. Основы теории надежности элементов и устройств автоматики ивычисли-тельной техники. М.: Высшая школа. 1970.

64. Буль Б.К. Основы теории и расчета магнитных цепей. М.: Энергия. 1977.

65. Справочник по ферромагнитным материалам. М.: Изд. Госстандарт. 1988.

66. КиферИ.И. Характеристики ферромагнитных сердечников. М.: Энергия. 1977.

67. Малов А.Т. и др. Электромагнитные молоты. Новосибирск: Наука. 1979.

68. Двигатели армейских машин. Часть вторая./ Под ред. Белова П.М. М.: Воениздат. 1972.

69. Любчик М.А. Силовые электромагниты постоянного тока. М.: Энергия. 1968.

70. Любчик М.А. Расчет и проектирование электромагнитов постоянного и переменного тока. М-Л.: Госэнергоиздат. 1969.

71. Зав.каф. «Электротехника и электрооборудование» д.т.н., профессор ' X—^^ Ютт В.Е.

72. Профессор кафекдры, к.т.н. L^^^J^r^y Морозов В.В. Профессор кафекдры, к.т.н. wilii^ Сурин Е.И.

73. УТВЕРЖДАЮ Первый заместитель генеральногодиректора ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» доктор техвдяеСких наук, профессор1. Гируцкий О. И. 2005 года1. ОТЗЫВ ВЕДУЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ

74. Математический аппарат, использованный для создания расчетных методик, реализован в программных средствах для компьютерной обработки и апробирован применительно к одной из схем электромагнитного привода.

75. Практическое значение диссертационной работы подтверждено внедрением результатов в инженерные расчеты при проектировании электромагнитных газораспределительных клапанов в конструкторском отделе ОАО «АвтоВАЗ».

76. Содержание диссертации в достаточной степени отражено в 5-ти публикациях автора, докладывалось неоднократно на научных конференциях и известно научной и технической общественности.

77. Автореферат диссертации соответствует ее содержанию.

78. По содержанию диссертационной работы имеются следующие замечания.

79. Недостатком диссертации можно считать большой объем дополнительной информации и математических выкладок, которые можно было бы отнести в приложения, при этом экспериментальной части в работе уделено неоправданно малое внимание.

80. Отзыв обсужден и одобрен на заседании секции «Двигатели и экология» научно-технического совета ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» 22 февраля 2005 г., протокол № 1.

81. Заведующий лабораторией систе управления двигателями и силов агрегатами автомобилей, к. т. н.

82. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ

83. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

84. ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

85. Не четко сформулирована степень влияния формы магнитного шунта в рабочем воздушном зазоре силового электромагнита на его тяговую характеристику.

86. В предложенной методике расчета параметров и характеристик силового электромагнита нет указаний на ее применение при проектировании магнитных систем двухстороннего действия.

87. Не приведены сведения о практической реализации электромагнитного привода газораспределительных клапанов в разработках отечественных производителей автомобильных двигателей.

88. ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

89. Первый заместитель директора ФГУП НИИАЭ , к.т.н., профессор1. Купеев Ю.А

90. Подпись профессора Купеева Юрия Александровича УДОСТОВЕРЯЮ:

91. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ

92. В 1-ой главе проведено теоретическое исследование газораспределительного механизма, который рассмотрен как объект автоматического управления.

93. Во 2-ой главе составлен аналитический обзор по отечественным и зарубежным разработкам электромагнитных клапанов.

94. В 3-ей главе приведена разработанная автором диссертации теория оптимального проектирования силовых тяговых электромагнитов с применением математического аппарата вариационного исчисления.

95. В 4-ой главе приведена методика инженерного расчета силовых электромагнитов для газораспределительных клапанов поршневого двигателя.

96. В 5-ой главе приведена экспериментальная оценка точности вычислений по разработанной автором диссертации методике с применением персональной ЭВМ.

97. В конце диссертации сделаны автором обоснованные выводы.1. НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

98. ЗАМЕЧАНИЯ ПО РАБОТЕ. Недостатками диссертации являются следующие:

99. Для расчетов автором выбрана не лучшая схема электромагнита, которая критикуется самим автором как наиболее "жесткая" и шумящая.

100. Не учтен в расчетах электромагнитов тепловой режим такой как "короткое замыкание", когда замок зажигания включен, а двигатель не работает.

101. Имеются также и опечатки: стр. 11-работа содержит не 256 стр. текста, а 188 и не 66, а 71 наименование использованной литературы и стр.182, таблице 5.8: напечатано 848x84, а должно быть: 48x84 ( тоже и в автореферате на стр. 23).

102. ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

103. Профессор кафедры «У правл*0Шр^*а жщр^юрте»

104. Федерального государств^и|0^<ташер^т«Щ у правления,

105. Доктор технических наукой ||| ЩШ^ Опарин И.М.

106. Подпись д.т.н., проф. Опарина Игоря Миновича удостоверяю:

107. Краткие сведения о соискателе

108. Одной из актуальных проблем, стоящих перед современным двигателе-строением, является задача дальнейшего совершенствования автомобильногопоршневого двигателя внутреннего сгорания.

109. Научный руководитель соискателя, зав. кафедрой электротехники и электрооборудования МАДИ (ГТУ), заслуженный деятель наукии техники РФ, доктор технических наук, профессор1. ЮТТ. В.Еа «УДОСТОВЕРЯЮ»1. НЕМЧИНОВ М.В