Электромагнитный привод клапана газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, кандидат наук Большенко, Ирина Александровна

• Большенко, Ирина Александровна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Большенко, Ирина Александровна

Оглавление

Введение

1 Анализ существующих конструкций электромагнитных приводов клапанов газораспределительного механизма и методов их расчета

1.1 Обзор электромагнитных приводов, применяемых для систем воздухогазообмена современных силовых энергетических установок на базе ДВС

1.2 Анализ конструкций электромагнитных приводов с учетом особенностей их применения

1.3 Обзор методик проектирования электромагнитных приводов ГРМ

1.4 Выводы по первой главе. Постановка задач исследования

2 Разработка методики проектного расчета ЭМП ГРМ

2.1 Подготовка исходных данных для проектирования

2.2 Выбор рациональной конструкции исполнительного электромагнита

2.3 Обоснование выбора поляризованной конструкции электромагнитного привода

2.4 Методика проектного расчета исполнительного электромагнита

2.5 Оптимизация параметров магнитной системы электромагнита

2.6 Определение требуемого закона движения якоря ЭМП

2.7 Выводы по второй главе

3 Математическое моделирование динамики ЭМП клапанов ГРМ

3.1 Моделирование механической подсистемы ЭМП ГРМ

3.2 Моделирование динамики прямоходового поляризованного ЭМП резонансного типа

3.3 Исследование влияния внешних воздействий на динамику ЭМП

J

3.3.1 Оценка влияния изменения температурных диапазонов и износа пружин

3.3.2 Оценка влияния изменения давления газов на клапан ГРМ

3.3 Разработка математической модели мультимодульного электромагнитного привода

3.4 Математическое моделирование тепловой подсистемы ЭМП

3.5 Влияние геометрических особенностей конструкции на электромагнитную силу ЭМП

3.7 Выводы по третьей главе

4 Проведение экспериментальных исследований

4.1 Измерение времени переключения ЭМП

4.2 Измерение скорости якоря ЭМП при соприкосновении с полюсом

4.3 Исследование теплового режима ЭМП

4.4 Выводы по четвертой главе

Заключение

Список литературы

Приложение А. Документы, подтверждающие внедрение разработок автора

Приложение Б. Программы

Приложение Б1. Программа оптимизации поляризованного электромагнита прямоходового принципа действия

Приложение Б2. Программа для расчета статических характеристик электромагнитного привода прямоходового принципа действия

Приложение БЗ. Программа для определения закона изменения тока в обмотках электромагнита

Приложение Б4. Программа для расчета динамических характеристик электромагнитного привода прямоходового принципа действия

Приложение Б5. Программа для расчета статических характеристик мультимодульного электромагнитного привода

Приложение Б6. Программа для расчета динамических характеристик мультимодульного электромагнитного привода

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электромагнитный привод клапана газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания»

Введение

Актуальность темы исследования. Применение электромагнитных приводов (ЭМП) для управления различными механизмами в автомобиле является в настоящее время актуальной задачей не только в плане улучшения мощностных характеристик и оптимизации процессов сгорания в двигателе внутреннего сгорания (ДВС), но также и улучшения его экологических показателей. Одним из перспективных решений данных вопросов является разработка ЭМП для управления клапанами газораспределительного механизма (ГРМ) ДВС и клапанами топливоподачи и воздухогазообмена современных силовых энергетических установок со свободным поршнем. Основной задачей при этом является необходимость создания ЭМП заданных габаритных размеров для размещения в головке блока цилиндров, обеспечивающего требуемое усилие, потребляющего малые токи и осуществляющего срабатывание клапанов с заданной скоростью за минимальное время.

Преимущества применения ЭМП ГРМ:

1. Электромагнитный привод позволяет осуществлять гибкое управление фазами газораспределения, что способствует повышению мощности двигателя и улучшению топливной экономичности.

2. Электромагнитный привод ГРМ работает от бортовой сети автомобиля, следовательно, механическая энергия двигателя не расходуется на его работу, при этом КПД двигателя повышается.

3. Применение полностью управляемого ЭМП ГРМ позволит исключить дроссельную заслонку из конструкции двигателя и добиться оптимального наполнения цилиндров горючей смесью.

4. Электромагнитный привод позволяет осуществлять внутреннюю рециркуляцию выхлопных газов за счет полной управляемости клапанов.

5. Симметричность конструкции ЭМП и наличие постоянных магнитов позволяют упростить систему управления приводом. Оптимизация конструкции и упрощение системы управления позволяют повысить надежность всей системы.

6. Несмотря на то, что стоимость по отношению к обычным ДВС увеличивается, в отличие от прямого впрыска система с ЭМП ГРМ нечувствительна к качеству топлива (в обычных системах с распределительным валом топливные насосы засоряются при использовании некачественного топлива).

7. Разрабатываемая методика позволит проектировать ЭМП в составе ДВС с учетом режимов работы двигателя.

Необходимым этапом при проектировании ЭМП ГРМ является формулирование требований к исполнительному электромагниту. Для обеспечения надежной работы ГРМ индивидуальный ЭМП клапана должен быть рассчитан для работы в условиях повышенных нагрузок, вибраций и широкого диапазона температур.

Основной задачей электромагнитного привода исполнительного устройства является обеспечение заданного усилия и времени срабатывания при минимальных габаритных размерах и минимальном энергопотреблении. Исходя из этих условий формулируются технические требования к параметрам электромагнита с учетом конкретной области его применения, такие как:

• минимальное и максимальное рабочее напряжение;

• потребляемый ток;

• режим работы;

• максимальный ход якоря;

• габаритные размеры;

• масса;

• рабочий диапазон температур.

Работа соответствует научному направлению ЮРГПУ (НПИ) на 2011 -2015 гг. «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы», утвержденному протоколом №6 от 26 января 2011 г.

Степень разработанности темы исследования. На пути реализации очевидных преимуществ для двигателей с электромагнитным приводом клапанов ГРМ стоит ряд научно-технических и технологических проблем, основная из

которых - разработка и промышленное изготовление электромагнитного клапана, пригодного для установки в реальном поршневом ДВС. Предлагаемые разработки не всегда обладают всеми параметрами, необходимыми для управления клапаном ГРМ. Так, например, объем и габаритные размеры большинства конструкций превышают установочные размеры, определяемые расположением клапанов в головке блока цилиндров и ее высотой, при этом потребляя большую мощность. Конструкции с соответствующими габаритными размерами не всегда способны обеспечить требуемую электромагнитную силу для перемещения и удержания клапана без дополнительного увеличения энергопотребления привода.

Разработке методов проектирования и моделированию процессов в ЭМП для различных областей применения посвящены работы многих авторов: Бахвалов Ю.А., Гринченков В.П., Любчика М.А., Никитенко А.Г., Павленко A.B., Пеккер И.И., и др. Исследованиям в области создания ЭМП клапанов ГРМ посвящены работы Балабина В.Н., Гильмиярова K.P., Нижникова С.А., Соснина Д.А.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является повышение энергетической эффективности электромагнитных приводов клапанов ГРМ двигателей внутреннего сгорания на основе создания математических моделей, алгоритмов, программ и методик для их исследования и оптимизации.

Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Проведение анализа существующих конструкций ЭМП для управления клапанами ГРМ и методик их проектирования.

2. Разработка методики проектирования ЭМП из условий заданного времени срабатывания и минимальной скорости якоря ЭМП в конце хода.

3. Разработка методики оптимизации конструкции ЭМП с учетом ограничений, накладываемых размерами головки блока цилиндров ДВС.

4. Разработка математической модели, позволяющей формировать закон изменения тока в обмотках электромагнита в соответствии с заданным законом движения якоря.

5. Разработка математических моделей ЭМП для выполнения проектных расчетов и исследования переходных электромагнитных процессов в электромагнитном приводе.

6. Разработка математических моделей ЭМП для выполнения поверочных и тепловых расчетов.

7. Разработка математической модели ЭМП ГРМ, учитывающей изменение внешних воздействующих факторов при работе ЭМП ГРМ в составе ДВС.

8. Разработка конструкций ЭМП для управления клапанами ГРМ.

9. Формулирование требований к системе управления ЭМП.

Научная новизна.

1. Разработана методика проектирования электромагнитного привода клапана ГРМ ДВС, отличающаяся тем, что позволяет определить закон изменения тока в обмотках электромагнита с учетом заданных динамических параметров, таких как перемещение исполнительного механизма, время срабатывания, минимальная скорость в конце хода.

2. Предложен алгоритм оптимизации электромагнитного привода клапана ГРМ, отличающийся тем, что позволяет производить оптимизацию конструкций поляризованных электромагнитов вращательного и поступательного действия с учетом ограничений, накладываемых размерами головки блока цилиндров ДВС.

3. Разработаны математическая модель, алгоритм и программа для определения закона изменения тока в обмотках ЭМП, позволяющие производить оценку влияния изменения характеристик пружин ЭМП и коэффициента вязкого трения, отличающиеся тем, что учитывают закон движения якоря и изменение потокосцеплений обмоток от тока и зазора.

4. Разработана математическая модель двухпозиционного ЭМП клапана ГРМ, отличающаяся тем, что учитывает изменение давления выхлопных газов, вязкого трения и тепловых режимов, позволяющая выполнять расчет динамики двухпозиционного поляризованного ЭМП с оценкой влияния внешних факторов на его характеристики.

Теоретическая и практическая значимость.

1. Предложенные методики, алгоритмы и программы их реализующие могут быть эффективно использованы при проектировании и оптимизации электромагнитных приводов различных конфигураций, обеспечивая экономию материальных и энергетических ресурсов.

2. На основании проведенных исследований разработаны новые конструкции электромагнитных приводов поступательного и вращательного принципов действия (защищены двумя патентами на изобретения).

3. Сформулированы требования к устройству управления электромагнитным приводом, обеспечивающие реализацию его заданных динамических свойств.

Результаты работы приняты к внедрению в НИИ Электромеханики ЮРГПУ (НПИ), ООО НПП «МагнетикДон», ОАО НПО «ТРАНСКОМ» и использовались при разработке электромагнитных приводов клапанов ГРМ силовых энергетических установок. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Электромеханика и электрические аппараты» ЮРГПУ (НПИ) для бакалавров по профилю 14040021 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений» и магистров по программе 14040063 «Методы исследования и моделирования процессов в электромеханических преобразователях энергии».

Результаты работы получены при выполнении государственных контрактов: № 02.516.11.6030 «Анализ и синтез мехатронных приводов для систем газораспределения двигателей внутреннего сгорания с повышенными энергетическими и экономическими показателями на основе математических и физико-химических моделей», № 02.513.11.3452 «Мехатронные приводы для запорно-регулируемых клапанов трубопроводной арматуры», №1007700 «Гибридные энергосберегающие системы распределения энергии», № П2186 «Разработка устройств и алгоритмов управления резонансными электромагнитными приводами», программы «УМНИК-2007» «Разработка методики проектирования электромагнитных приводов для воздушно-тактового

клапана двигателя внутреннего сгорания с заданными динамическими, энергетическими и массогабаритными показателями», при поддержке стипендии Президента Российской Федерации для молодых ученых и аспирантов № СП-6838.2013.1 «Разработка электромагнитного привода для систем газораспределения двигателей внутреннего сгорания с повышенными энергетическими и экономическими показателями», при поддержке проекта №2829, выполняемого в рамках базовой части государственного задания №2014/143.

Методология и методы исследования. Методологической основой диссертационной работы является совокупность методов, основанных на использовании теории электрических и магнитных цепей, теории поля, численных и аналитических методов решения систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений, методов оптимального проектирования. Для подтверждения адекватности теоретических результатов использовались экспериментальные методы исследований.

Положения, выносимые на защиту.

1. Методика проектирования электромагнитного привода клапана ГРМ.

2. Алгоритм оптимизации конструкции электромагнитного привода.

3. Математическая модель, алгоритм и программа для определения закона изменения тока в обмотках ЭМП.

4. Математические модели и комплекс программ для моделирования процессов в ЭМП клапана ГРМ.

Апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 50-м Международном научно-техническом коллоквиуме в Техническом университете г. Ильменау (Германия, 2005 г.); во время стажировки в г. Ильменау (Германия, 2006 г.) на кафедре «Мехатроника» технического университета Ильменау; на ежегодных научно-технических конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов ЮРГПУ (НПИ) «Студенческая научная весна» (г. Новочеркасск 2005,2006,2013,2014 гг.); Всероссийских смотрах-конкурсах научно-технического творчества студентов и

аспирантов вузов «Эврика» (г. Новочеркасск 2005, 2007 гг.); на Международной научно-технической конференции «Мехатроника, автоматизация, управление -2007» (п. Дивноморское, 2007 г.); на Международных научно-практических студенческих коллоквиумах «Проблемы мехатроники» (г. Новочеркасск 2006, 2008 г.); Всероссийской научной школе для молодежи «Мехатроника. Современное состояние и тенденции развития» (г. Новочеркасск 2009 г.); на международной молодежной конференции «Академические фундаментальные исследования молодых ученых России и Германии в условиях глобального мира и новой культуры научных публикаций» (г. Новочеркасск 2012 г.); Всероссийской молодежной научной школе «Энергонасыщенные материалы, изделия, инновационные технологии их изготовления и применения» (г. Новочеркасск 2012 г.).

Степень достоверности. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются корректностью допущений, принимаемых при разработке расчетных схем и математических моделей, применением традиционных методологических принципов современной науки для их исследования, использованием метрологически аттестованного оборудования для проведения экспериментов и повторяемостью их результатов, приемлемой сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 печатных работ, в том числе: 10 работ в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК и 17 тезисов докладов на международных и всероссийских научно-технических конференциях, получены 2 патента РФ и 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы из 108 наименований и 2 приложений. Общий объем работы 207 страниц, включая 63 страницы приложений и 101 иллюстрацию.

1 Анализ существующих конструкций электромагнитных приводов клапанов газораспределительного механизма и методов их расчета 1.1 Обзор электромагнитных приводов, применяемых для систем воздухогазообмена современных силовых энергетических установок на базе

Двигатель внутреннего сгорания был и остается главным приводным механизмом среди существующих силовых агрегатов. При этом к ДВС с каждым годом предъявляются более жесткие требования по величине выбросов и, в связи с тенденцией роста цен на нефть, — требования низкого расхода топлива. Соответственно растет желание потребителя иметь автомобиль с более мощным двигателем и высокой динамикой. Для удовлетворения этих в некоторой степени противоречивых требований необходимым является развитие новых технологий в процессах горения и газообмена ДВС. На рисунке 1 представлена классификация технологий, базируемых на использовании импульсного наддува в ДВС [1].

ДВС

А

Регулирование фаз

впуск/выпуск и высокодинамичное полное управление нагрузкой (напр. MAHLE LTV, каф. ЭЭА ЮРГПУ (НПИ)) Управление впускными

Затраты

Рисунок 1 - Классификация технологий топливоподачи и воздухогазообмена в ДВС

Наиболее перспективными решениями в данной области являются применение воздушно-тактового клапана (ВТК) в ДВС, управляемого электромагнитным приводом, замена распределительного вала индивидуальными электромагнитными приводами клапанов ГРМ, а также организация непосредственного впрыска топлива в цилиндры с боковым или центральным расположением форсунок.

При непосредственном впрыске (рисунок 2) топливо подается под большим давлением в камеру сгорания каждого цилиндра в противоположность стандартной системе распределенного впрыска топлива, где впрыск производится во впускной коллектор. Такие двигатели более экономичны, отвечают высоким экологическим стандартам, однако более требовательны к качеству используемого топлива. Управление форсункой осуществляется с помощью электромагнитного привода, как правило с прямоходовой кинематической схемой (броневой электромагнит).

Рисунок 2 - Иллюстрация непосредственного впрыска топлива в цилиндр ДВС: а - боковой впрыск, б- центральный впрыск Установка воздушно-тактового клапана влияет на процесс образования

топливно-воздушной смеси, выполняя функции дроссельной заслонки, но при

этом позволяет регулировать угол поворота клапана, за счет полной

управляемости. При этом оптимизируется процесс образования и горения

топливной смеси (рисунок 3), улучшаются мощностные характеристики

двигателя, уменьшается расход топлива. Таким образом, при использовании

импульсного наддува ВТК позволяет исключить из конструкции двигателя дроссельную заслонку.

Рисунок 3 - Иллюстрация принципа работы ВТК

Управление ВТК осуществляется электромагнитным приводом вращательного действия, потому как ЭМП поступательного принципа действия предполагает установку привода и ВТК внутрь всасывающей трубы, что вносит дополнительные сложности в конструкцию. Использование поворотной системы в управляющих электромагнитах позволяет уменьшить механическую инерционность системы и, соответственно, время переключения. Уменьшение затрат энергии при преобразовании позволяет снизить массогабаригные показатели приводного электромагнита. Время переключения резонансных электромагнитных приводов определяется собственной частотой механического резонанса колебательной системы. Переход якоря из нейтрального положения в одно из крайних осуществляется путем приложения небольших усилий, на основе использования резонансных явлений.

Одним из перспективных решений по совершенствованию системы воздухогазообмена является замена распределительного вала индивидуальными приводами клапанов ГРМ. Полностью управляемые ЭМП смогут не только выполнять функции дроссельной заслонки, но и регулировать ход клапанов и

менять фазы газораспределения, что позволит исключить заслонку из конструкции двигателя. Переход к индивидуальным приводам избавит от трения, вызванного распределительным валом, от крутильных колебаний, а также при необходимости, позволит полностью отключить цилиндр ДВС, например, во время режима холостого хода. Применение индивидуальных электромагнитных приводов является актуальным решением для управления клапанами ГРМ современных силовых энергетических установок со свободным поршнем (рисунок 4) [2].

Электропривод клапана

Выпускное отверстие Свеча зажигания

а»»» /

Поршень Катушки статора Шток Постоянные магниты

тора

Впускной патрубок

Клапзн

Впускной патрубо

Поршень

Электропривод клапана л '

Рисунок 4 - Линейный генератор со свободным поршнем На данный момент времени в ДВС ряда зарубежных фирм, таких как BMW, Ferrari, Fiat, Ford, Mazda, Mercedes, Nissan, Porsche, Renault, Subaru, Toyota, Volvo, Volkswagen, используются механические, гидромеханические или электромеханические системы, которые позволяют частично избавиться от вышеупомянутых недостатков. Они базируются либо на использовании нескольких кулачков с различными профилями, каждый из которых предназначен для своего диапазона оборотов коленчатого вала, либо на изменении высоты подъема клапана для различного количества оборотов коленчатого вала путем изменения расстояния от кулачка до клапана. Основным недостатком подобных

систем является большая сложность в изготовлении, что не позволяет таким системам полностью вытеснить привод с обычным распределительным валом.

В [3] дана достаточно точная оценка перспектив развития индивидуального привода клапана, отмечены их достоинства, указаны их недостатки, не позволяющие таким устройствам выйти в серийное производство. Это и общие для всех приводов такого рода недостатки, в частности большая сложность и недостаточная надежность систем управления, и частные для каждого типа привода. К последним можно отнести большое потребление энергии в электромагнитных приводах, а также значительные габаритные размеры и большое число соединителей (для электрогидравлической системы). К недостаткам электрогидравлического привода можно также отнести необходимость применения специальных масел, вязкость которых незначительно изменяется при изменении температуры, дополнительной питающей гидросистемы с качественной системой масляных фильтров, необходимость наличия насоса высокого давления, который, в свою очередь, требует наличия качественной системы масляных фильтров и прецизионного изготовления деталей.

Наиболее гибкими, с точки зрения управляемости и простоты конструкции, лишенными недостатков, присущих механическим, электропневматическим и электрогидравлическим системам, являются электромагнитные приводы. При тех же времени открытия и высоте подъема клапана определяющий параметр «время-сечение» будет больше, поскольку клапан открывается и закрывается значительно быстрее. При этом система с электромагнитным приводом клапана обеспечивает:

- более низкий уровень выбросов вредных веществ, чем в традиционных системах газораспределения, за счет рационального и гибкого управления воздушно-топливной смесью и улучшения процессов наполнения и продувки цилиндра (система рециркуляции отработавших газов, снижение выбросов СО от 5 до 60%, НС - от 4 до 40%, N0 - от 30 до 90%) [4-7];

- снижение расхода топлива от 6 до 30%, за счет оптимизации процессов сгорания топлива в цилиндре и отсутствия дроссельной заслонки [4, 8, 9];

- снижение расхода энергии на трение, благодаря непосредственному перемещению клапана электромагнитным приводом, исключая нагрузку в подшипниках, что является принятым для систем газораспределения с кулачковым валом [10];

- улучшение мощностных характеристик двигателя путем расширения диапазона повышенной мощности и крутящего момента по частоте вращения от 5 до 21% [4, 8,9];

- «мягкую» посадку клапана на седло (скорость посадки клапана, в зависимости от типа металла седла, от 0,3 до 0,8 м/с) с помощью системы управления ЭМП и снижение, за счет этого шума и вибраций [11].

Индивидуальный привод позволит реализовать непосредственное управление каждым клапаном газораспределительного механизма, независимо от угла поворота коленчатого вала. Перемещение клапана является функцией от времени и не зависит от частоты вращения. Характеристики хода являются полностью релевантными по отношению к коленчатому валу. Удвоение частоты вращения, наоборот, пропорционально половине времени, необходимого для прохождения равных областей при повороте коленчатого вала. При точном управлении приводами и незначительных частотах вращения получаются почти прямоугольные характеристики хода, хотя наклон этой характеристики при высоких оборотах уменьшается. Следовательно, соблюдение обычного вида кривых хода при высоких оборотах предъявляют высокие требования к системам ГРМ без распределительных валов.

1.2 Анализ конструкций электромагнитных приводов с учетом особенностей

их применения

Конструкция индивидуального электромагнитного привода (ИЭМП) определяется в основном возлагаемыми на него задачами. При работе ДВС для клапана выделяют два условных положения - открытое или закрытое. Соответственно, ИЭМП так же должен иметь не менее двух фиксированных положений. Этому требованию удовлетворяет любой ИЭМП, в том числе и самой

простой конструкции, состоящий из электромагнита и возвратной пружины. Однако такой приводной механизм не может обеспечить высокого быстродействия при переключении с ходом подвижного элемента, имеющего величину несколько (до десяти) миллиметров (необходимое время переключения составляет несколько миллисекунд), а потому является неприемлемым. Так же не могут удовлетворить требованию быстродействующие ИЭМП простой конструкции, так как они позволяют обеспечивать лишь малое время срабатывания, а время возврата их достаточно велико. Помимо этого, в простых конструкциях быстродействующих ИЭМП за счет превышения электромагнитной силы над противодействующей (необходимое условие для достижения малого времени срабатывания) якорь приобретает высокую скорость при подходе к одному из фиксированных положений, что вызывает сильный удар, вызывающий повышенные шум и механический износ.

Вышеперечисленные причины потребовали новых технических решений, наиболее успешным из которых стала концепция резонансного ИЭМП. Суть этого решения в том, что перемещение подвижной части привода осуществляется за счет использования энергии резонансного контура, состоящего из двух пружин и подвижного тела, имеющего массу. Подбирая жесткость пружин, можно при заданной массе подвижных частей добиться необходимого времени перемещения подвижных частей из одного положения в другое. Электромагниту в таком приводе отводится роль фиксатора подвижных частей в крайних положениях и (в некоторых случаях) элемента, позволяющего корректировать траекторию и скорость движения подвижных частей. Подробный анализ различных типов конструкций ЭМП и принципов их действия приведен в [12].

Типовой вариант конструкции резонансного ИЭМП включает в себя механический резонансный контур, состоящий из двух пружин, магнитную систему, в состав которой входит подвижная и неподвижная части, и одну или несколько обмоток управления. Подвижная часть связана с элементом, который необходимо привести в движение (в данном случае клапан).

Наиболее часто встречающая в литературе магнитная система состоит из двух симметрично расположенных электромагнитов, имеющих общий якорь, который может совершать поступательное или вращательное движение.

При отсутствии сигнала на управляющих обмотках под воздействием пружин якорь занимает среднее положение. Для первого перевода якоря в любое из крайних положений необходима так называемая раскачка, для чего на обмотки управления поочередно с заданной периодичностью подаются управляющие сигналы. Они вызывают колебательные перемещения якоря с возрастающей амплитудой. Сигналы подаются до тех пор, пока якорь не займет одно из крайних положений. Дальнейшие переключения из одного крайнего положения в другое производится за счет энергии пружин.

Главным преимуществом такой конструкции является относительная простота изготовления магнитной системы ИЭМП. Главная задача - перемещение якоря из одного положения в другое - в подобной конструкции выполняется, но такой ЭМП обладает рядом недостатков. К ним относятся: трудности при монтаже; потребление энергии на удержание клапана в фиксированных позициях; слабая возможность регулирования скорости клапана в конце хода, следствием чего являются сильные удары и даже возможные отскоки клапана при посадке на седло; большие геометрические размеры ИЭМП вследствие использования двух электромагнитов и цилиндрических пружин. Все вышеперечисленное требует улучшения базовой конструкции ИЭМП.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Большенко, Ирина Александровна, 2015 год

Список литературы

1. Basshuysen R. Handbuch Verbrennungsmotor. Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 2., verbesserte Auflage / R. Basshuysen, F. Schäfer - Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden 2002. - 937 s.

2. Официальный сайт проекта «Кентавр» [Электронный ресурс]: Разработка линейного генератора с двигателем внутреннего сгорания со свободным поршнем. — Режим доступа: http://centaurproject.com/, свободный.

3. English R. The future of valve-trains in internal combustion engines / R. English, S. Grills // Seventh Annual Freshman Conference. - University Pittsburgh, 2007. -Paper 7122, p. 8.

4. Dresner T. A review and classification of variable valve timing Mechanisms / T. Dresner., P. Barkan // SAE Paper 890674, 1989.

5. Gould L. Performance evaluation of a camless engine using valve actuation with programmable timing / L. Gould, W. Richeson, F. Erickson // SAE Paper 910450, 1991.

6. Lee J.C. The application of a last motion VVT system to a DOCH SI engine / J.C. Lee, C.W. Lee, J.A. Nitkiewicz // SAE Paper 950816, 1995.

7. Moriya Y. Newly developed intelligent variable valve timing system - continuously controlled cam phasing as applied to a new liter inline engine / Y. Moriya, A. Watanabe, H. Uda, H. Kawamura, M.A. Yoshioka // SAE Paper 960579, 1996.

8. Ahmad T. A survey of variable valve actuation technology / T. Ahmad, M.A. Theobald // SAE Paper 891674, 1989.

9. Dresner T. A review of variable valve timing benefits and modes of operation / T. Dresner., P. Barkan // SAE Paper 891676, 1989.

10. Levin M.B. Camless engine / M.B. Levin, M.M. Schlecter // SAE Paper 960581, 1996.

11. Вырубов Д.Н. Двигатели внутреннего сгорания: конструкция и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для студентов ВТУЗов, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания». 4-е изд. перераб. и доп / Д.Н. Вырубов, С.И. Ефимов, H.A. Иващенко и др. - М.: Машиностроение, 1984. - 384 с.

12. Гринченков В.П. Электромагнитные приводы с возвратно-поступательным и возвратно-вращательным принципом действия для клапанов / В.П. Гринченков, И.А. Павленко // Изв. вузов. Электромеханика. - 2009. - №4. - С. 51-57.

13. Pat. 69818184 DE. Elektromagnetisch angesteuertes Ventil flir eine Brennkraftmaschine / A. Masahiko, F. Toshio, H. Hiroyuki, 1. Tatsuo, I. Takashi, K. Yoshinori, Y. Akihiro; 2003.

14. Pat. 03/021754 WO. Solenoid valve driver / Mitsubishi; 2003.

15. Pat. 2812121 FR. Actionner lineaire electromagnetique de soupage comportant une seule bobine / Renault; 2002.

16. Pat. 0992658 WO. Actionner electromagnetique de soupape / Sagem S.A.; 2000.

17. Pat. 2812024 FR. Actionner de soupapes de moteurs a combustion interne / Peugeot Citroen Automobiles SA Société anonyme; 2003.

18. Pat. 2820238 FR. Actionner electromagnetique a un electroaimant pour soupape de moteur a combustion interne / Peugeot Citroen Automobiles SA Société anonyme; 2003.

19. Pat. 11247631 JP. Solenoid valve for driving engine valve / Aisan Ind Co Ltd, Daihatsu Motor Co Ltd; 1999.

20. Pat. 29615396 DE. Elektromagnetischer Aktuator mit Aufschlagdampfung / FEV Motorentechnik GmbH & Co; 1999.

21. Pat. 19805455 DE. Elektromagnetischer aktuator mit magnetischer auftreffdampfung / FEV Motorentechnik GmbH & Co; 1998.

22. Pat. 19651846 DE. Verfahren zur elektromagnetischen Betätigung eines Gaswechselventils ohne Polflächenberührung / FEV Motorentechnik GmbH & Co; 1998.

23. Pat. 19518056 DE. Einrichtung zur Steuerung der Ankerbewegung einer elektromagnetischen Schaltanordnung und Verfahren zur Ansteuerung / FEV Motorentechnik GmbH & Co; 1996.

24. Pat. 10031237 DE. Vorrichtung, insbesondere elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine / DaimlerChrysler AG; 2002.

25. Pat. 6020025002026. Elektromagnetisch Angetriebs Ventil / Toyota Motor Corp; 2008.

26. Pat. 2849100 FR. Actionner electromagnetique monobobine a palette pivotante / Johnson Controls Technology CY; 2004.

27. Pat. 99/06677 WO. Electromagnetic control device / LSP Innovative Automotive Systems GmbH; 1999.

28. Pat. 2407129 UK. Damping electromechanical valve actuators / Visteon Global Technologies; 2005.

29. Pat. 98/42956 WO. Internal combustion engine / LSP Innovative Automotive Systems GmbH; 1998.

30. Pat. 2878891 FR. Moteur a combustion interne muni d'un actionner de soupape dont l'ouverture maximale est limitee en fonction de la position electromagnetique monobobine a palette pivotante / YTERIUM Entreprise unipersonnelle a responsibilite limitee; 2006.

31. Pat. 2894377 FR. Actionner lineaire a prise directe / Valeo Systèmes De Control Moteur Société par actions simplifiée; 2007.

32. Pat. 2872333 FR. Actionner electromagneteque avec deux electroaimants comportant des aimants forces différentes, et procédé de gestion d'une soupape de moteur a combustion interne faisant application / RENAULT SAS; 2005.

33. Pat. 2849466 FR. Actionner electromagneteque de soupape comportant un aimant mobile dans un entrefer magnetique / RENAULT SAS; 2004.

34. Löbbert P. Möglichkeiten und Grenzen der Teillaststeuerung von Ottomotoren mit vollvariablem Ventilhub / P. Löbbert. - Dresden, 2006.

35. Chladny R. R. Modeling Automotive Gas-Exchange Solenoid Valve Actuators / R. R. Chladny, C. R. Koch, A. F. Lynch // IEEE Transactions on magnetics. - Vol. 41. -№3.-2005.

36. Haase D. Ein neues Verfahren zur modellbasierten Prozessoptimierung auf der Grundlage der statistischen Versuchsplanung am Beispiel eines Ottomotors mit elektromagnetischer Ventilsteuerung (EMVS) / D.Haase. - Dresden, 2004.

37. Melbert J. A High Power High Temperature Meehatronik Actuator for the Electromagnetic Valve Drive / J. Melbert, R. Uhlenbrock // Vehicular Technology Conference, 2003.

38. Barron M.B. The Role of Electronic Controls for Future Automotive Mechatronic Systems / M.B. Barron, W.F. Powers // IEEE Transactions on Mechatronics, 1(1), 1996.

39. Uhlenbrock R. Meehatronik im KFZ am Beispiel eines Smart Aktuators fur die Ventilbetâtigung / R. Uhlenbrock // Shaker Verlag, 2002.

40. Официальный сайт компании Valeo [Электронный ресурс]: Новые технологии в управлении двигателем внутреннего сгорания. - Режим доступа: http://www.valeo.com/automotive-supplier/Jahia/lang/en/pid/1317, свободный.

41. Delbaere M. Actionneurs rapides polarisés, ou non, à reluctance variable pour groupe motopropulseur / M. Delbaere, G. Loussert, J. Rios-Quesada // Électrotechnique du futur. - № 4. - Avril 2008.

42. Biwersi S. Ultrafast switching rotary and linear actuators / S. Biwersi, G. Loussert, J. Rios Quesada, M. Delbaere, G. Andrieux // Actuator 2008, 11th International Conference on New Actuators. - Bremen, Germany. - 9-11 June 2008.

43. Cope D. Fully flexible electromagnetic valve actuator: design, modeling, and measurements / D. Cope, A. Wright, C. J. Corcoran, K. Pasch, D. Fischer // SAE International. - Paper Number 2008-01-1350. - 2008.

44. Wislati R. Static and dynamic simulation of an electromagnetic valve actuator using COMSOL multiphysics / R. Wislati, H. Haase // Excerpt from the Proceedings of the COMSOL Conference. - Milan. - 2009.

45. Kim J. A new electromagnetic engine valve actuator with less energy consumption for variable valve timing / J. Kim, D. K. Lieu // Journal of Mechanical Science and Technology 21 (2007) 602-606.

46. Liu J.-J. Electromechanical valve actuator with hybrid MMF for camless engine / J.-J. Liu, Y.-P. Yang, J.-H. Xu // Proceedings of the 17th World Congress The International Federation of Automatic Control Seoul. - Korea. - July 6-11, 2008.

47. Kim J.H. [Электронный ресурс]: Electromagnetic motion devices. School of Mechanical Engineering Yeungnam University. — Режим доступа:

http://ssd.yonsei.ac.kx/CourseMil ^ 1Ц-09/11.13_ /¿Щ S-.pdf (дата обращения 05.09.2013).

48. Пат. 2369751 РФ. Привод клапана конструкции Соколова / Заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет; 2009.

49. Пат. 2374545 РФ. Однокатушечный быстродействующий поляризованный электромагнитный привод с прямоходовым якорем / Павленко A.B., Гринченков В.П., Батищев Д.В., Павленко И.А.; 2009.

50. Пат. 2339107 РФ. Мультимодульный быстродействующий поляризованный двухпозиционный электромагнит с поворотным якорем / Павленко A.B., Гринченков В.П., Батищев Д.В., Павленко И.А., Калленбах Э.; 2008.

51. Steffen В. Elektromotorischer Ventiltrieb, [Электронный ресурс] - Режим доступа: www.railcom.info/iai/uploads/templates/RCM/lib/ Automatisierung/dSPACENews2006-2_IAI_Hochschule_Harz.pdf, свободный.

52. Kramer K.-D., Braune S. Neuer vollvariabler elektromotorischer Ventiltrieb, [Электронный ресурс] - Режим доступа: www.railcom.info/iai/uploads/templates/RCM/lib/Automatisierung/Neuer_ vollvariabler_elektromotorischer_Ventiltrieb.pdf, свободный.

53. Митин М. Газораспределительные клапаны с электромагнитным приводом. Анализ работы электромагнита с возвратной пружиной по частному циклу перемагничивания / М. Митин, Д. Соснин // «Ремонт & Сервис». - №2. - Февраль 2007.

54. Соснин Д.А. Новейшие автомобильные электронные системы / Д.А. Соснин, В.Ф. Яковлев. - М: СОЛОН-Пресс, 2005.

55. Соснин Д. Клапаны с электромагнитным приводом для газораспределительного механизма поршневого двигателя / Д. Соснин // «Ремонт & Сервис». - №12. - Декабрь, 2001.

56. Павленко A.B. Математическое моделирование электромагнитных клапанов для систем гидро-пневмоавтоматики автомобилей / A.B. Павленко, Н.П. Беляев //

Международный научный сим-позиум, посвящённый 135-летию МАМИ: Тез. докл./МАМИ. - М, 2000. - С.42-43.

57. Павленко A.B. Проектирование быстродействующих электромагнитов с заданными динамическими параметрами / A.B. Павленко, В.П. Гринченков, Э. Калленбах К., Н.П. Беляев // Изв. вузов. Электромеханика. - 2002. - № 4. - С.76-

80.

58. Павленко A.B. Анализ и синтез быстродействующих электромагнитных приводов мехатронных систем / A.B. Павленко, В.П. Гринченков, Н.П. Беляев, A.A. Гуммель // Изв. вузов. Сев. Кавк. регион. Техн. науки.-2003. Спец. выпуск. Проблемы мехатроники-2003г.

59. Pavlenko A. Simulation of electromagnetic drives, taking into consideration external mechanical exposures (Имитационное моделирование электромагнитных актуаторов с учетом внешних механических воздействующих факторов) / A. Pavlenko, P. Kolpahchjan, D. Batishchev, Е. Kallenbah // 51. Internationales Wissenschaftlicnes Kolloquium Technische Universität Ilmenau 11-15. September 2006.-S. 191-192

60. Батищев Д.В. Быстродействующий электромагнитный привод клапана газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания с заданной скоростью срабатывания / Д.В. Батищев // Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. науки. - 2006. - Спецвып. Проблемы мехатроники - 2006.

61. Павленко A.B. Методика расчета начальных параметров системы управления резонансным электромагнитным приводом / A.B. Павленко, В.П. Гринченков,

A.A. Гуммель, Й. Баумбах // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-2008. -Спецвып. Проблемы мехатроники-2008. - С. 68-70.

62. Горбатенко Н.И. Компьютерное моделирование и оптимизация элементов систем мехатроники / Н.И. Горбатенко, В.П. Гринченков, A.A. Зарифьян,

B.И. Лачин, Ю.А. Никитенко, A.B. Павленко, Е.М. Плохов, Э. Калленбах. -Ростов-на-До ну, издательство Сев.-Кав. Научного центра высшей школы, 1999.

63. Никитенко Ю.А. Электромагнитные механизмы. Анализ и синтез / Никитенко Ю.А., Бахвалов Ю.А., Горбатенко Н.И., А.Г. Никитенко. - М., Высшая школа, 1998.

64. Соснин Д. А. Автоматизированный электромагнитный привод газораспределительных клапанов поршневого ДВС : дис. ... канд. техн. наук: 05.09.03 / Соснин Дмитрий Александрович. - М., 2005. - 204 с.

65. Любчик М.А. Оптимальное проектирование силовых электромагнитных механизмов / М.А. Любчик. - М.: Энергия, 1974. - 392 с.

66. Нижников С.А. Динамика индивидуального электромагнитного привода клапанов двигателя внутреннего сгорания : дис. ... канд. техн. наук: 01.02.06 / Нижников Сергей Анатольевич. - Курск, 2007. - 139 с.

67. Балабин В.Н. Научные основы создания регулируемых приводов газораспределения локомотивных двигателей внутреннего сгорания нового поколения : дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.02 / Балабин Валентин Николаевич. -М„ 2010.-292 с.

68. Орлов Б.В. Термодинамические и баллистические основы проектирования ракетных двигателей на твердом топливе / Б.В. Орлов, Г.Ю. Мазинг. — М.: Машиностроение, 1964.-408 с.

69. Гринченков В.П. Метод расчета динамических характеристик электромагнита с массивным магнитопроводом / В.П. Гринченков, Ю.К. Ершов // Изв. вузов «Электромеханика». - 1989. -№8. - С. 61-68.

70. Гильмияров K.P. Метод и устройство управления мехатронным приводом клапана газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания : дис. ... канд. техн. наук: 05.02.05 / Гильмияров Константин Ринардович. -Новочеркасск, 2012. - 199 с.

71. Сахаров П.В. Проектирование электрических аппаратов: учебное пособие для студентов электротехнических вузов / П.В. Сахаров. - М.: Энергия, 1971.- 560 с.

72. Колчин А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. 2-е изд., перераб. и доп / А.И. Колчин, В. П. Демидов. - М.: Высшая школа, 1980 - 400 с.

73. Петриченко P.M. Физические основы внутрицилиндровых процессов в двигателях внутреннего сгорания: учебное пособие / P.M. Петриченко. - Л.: Изд-во Ленингр. Ун-та, 1983. - 244 с.

74. Электромеханический ГРМ. Технические требования на макетный образец. — Научно-технический центр АО «АВТОВАЗ», 2002.

75. Вырубов Д.Н. Двигатели внутреннего сгорания: Конструкция и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей: учебник для студентов ВТУЗов, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / Д.Н. Вырубов, С.И. Ефимов, H.A. Иващенко и др.; Под ред. A.C. Орлина, М.Г.Круглова - 4-е изд. перераб. и доп. - М. Машиностроение, 1984. - 384 е., ил.

76. ГОСТ 183-74 Машины электрические вращающиеся. Общие технические требования. - М.: Изд-во стандартов, 1974. — 27 с.

77. ГОСТ Р 51616-2000 Автомобильные транспортные средства. Шум внутренний. Допустимые уровни и методы испытаний. — М.: Изд-во стандартов, 2000.- 19 с.

78. ГОСТ 17516.1-90 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 46 с.

79. Александров Г.Н. Проектирование электрических аппаратов / Г.Н. Александров, В.В. Борисов, Г.С. Каплан и др. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отделение, 1985.-448с.

80. Elsäßer A. Schnelle magnetische Aktoren für die Impulsaufladung von Hobkolbenmotoren / A. Elsäßer, W. Schilling, J. Schmidt, E. Kallenbach, F. Beyer // 47 Wissenschaftliches Kolloquium, Technische Universität Ilmenau, 23-26 September, 2002.

81. Пат. 2242816 РФ. Быстродействующий поляризованный электромагнит броневого типа с независимыми потоками поляризации / Павленко A.B., Гринченков В.П., Беляев Н.П.; 2004.

82. Пат. 2215162 РФ. Поляризованный электромагнитный механизм броневого типа / Павленко A.B., Гринченков В.П., Беляев Н.П.; 2003.

83. Кузьмин H.A. Процессы и закономерности изменения технического состояния автомобилей в эксплуатации / H.A. Кузьмин. - Нижний Новгород, 2002.

84. ГОСТ 20306-90 Автотранспортные средства. Топливная экономичность. Методы испытаний.

85. Данилов А.М. Применение присадок в топливах для автомобилей: справочник / А.М. Данилов. - М.: «Химия», 2000.

86. Иванов В.Н. Экономия топлива на автомобильном транспорте / В.Н. Иванов, В.И. Ерохов. - М.:Транспорт, 1984.

87. Анализ и синтез мехатронных приводов для систем газораспределения двигателей внутреннего сгорания с повышенными энергетическими и экономическими показателями на основе математических и физико-химических моделей: отчет о НИОКР / Юж.-Рос. гос. техн. Ун-т (НПИ) - Новочеркасск, 2008.

88. Clark R.E. Design Features for Enhancing the Performance of Electromagnetic Valve Actuation Systems / R.E. Clark, G.W. Jewell, S.J. Forrest, J. Rens, C. Maerky // IEEE Transactions on magnetics. - Vol. 41. - №. 3. - March 2005.

89. Никитенко А.Г. Автоматизированное проектирование электрических аппаратов: учебное пособие для вузов / А.Г. Никитенко. - М.: Высш. школа, 1983. -192 с.

90. Никитенко А.Г. Проектирование оптимальных электромагнитных механизмов / А.Г. Никитенко. -М., «Энергия», 1974. - 136 с.

91. Никитенко А.Г. Расчет электромагнитных механизмов на вычислительных машинах / А.Г. Никитенко, И.И. Пеккер. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 216 с.

92. Яворский Б.М. Справочное руководство по физике / Б.М. Яворский, Ю.А. Селезнев. - М.: «Наука». Главная редакция физико-математической литературы, 1984.

93. Kallenbach М. Entwurf von magnetischen Mini- und Mikroaktoren mit stark nichtlinearem Magnetkreis ; dis. ... zur Erlangung des akademischen GradesDr.-Ing. / Matthias Kallenbach. - Vorgelegt der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Ilmenau. - 2004.

94. Беляев Н.П. К вопросу оптимального проектирования поляризованных

электромагнитных приводов / Н.П. Беляев // Изв. вузов. Сев.-Кав. регион. Технич. науки. Спец. выпуск «Проблемы мехатроники-2004». - 2005 г.

95. Finite Element Method Magnetics, Owner: DavidMeeker. [Электронный ресурс] -Режим доступа: http://femm.foster-miller.net/wiki/HomePage, свободный.

96. Павленко A.B. Комплексное проектирование электромагнитных приводов с заданными динамическими характеристиками / A.B. Павленко, В.П. Гринченков, A.A. Гуммель, И.А. Павленко, Э. Калленбах // Электротехника. - 2007. - № 4. -С. 22-30.

97. Официальный сайт Open Source Modélica Consortium (OSMC). OpenModelica 1.9.1 Beta2 (rl9512) (RML version). - Режим доступа: https://www.openmodelica.org/download/download-windows, свободный.

98. Ротерс Г. К. Электромагнитные механизмы / Г.К. Ротерс. -M.-JL: Госэнергоиздат, 1949. - 523 с.

99. Kallenbach Е. Elektromagnete / Е. Kallenbach, R. Eick, P. Quendt, Т. Ströhla, К. Feindt, M. Kallenbach. - B.G. Teubner Verlag Wiesbaden, 2003.

100. Данилевич Я.Б. Новые материалы — новые возможности для энергетики / Я.Б. Данилевич, В.В. Гусаров, И.Ю. Кручинина // Фундаментальные основы инженерных наук, 2007.

101. Официальный сайт «Марочник стали и сплавов». [Электронный ресурс]: Характеристика материала 60С2А. - Режим доступа: http://www.splav-kharkov.com/mat_start.php.

102. Арзамасов Б.Н. Материаловедение: Учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. - 8-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 648 е.: ил.

103. Справочник химика. Общие сведения, строение вещества, свойства важнейших веществ, лабораторная техника. / Под ред. Б.П. Никольского - M.-JL: Химия, 1966 - Том 1. - 1071 с.

104. Официальный сайт Innovative Magnetsysteme GmbH, SESAM Version 2003. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://vvww.innomas.de/index.php/produkte/software.

105. Бахвалов Ю.А. Определение теплофизических параметров электромагнитного привода клапана газораспределительного механизма на основе решения обратной задачи теплообмена / Ю.А. Бахвалов, И.А. Большенко, В.В. Гречихин, В.П. Гринченков // Физико-математическое моделирование систем: материалы XII Междунар. семинара. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014. - Ч. 2. — С. 43-48.

106. Создание математических моделей и методик проектирования электромагнитных приводов с низким энергопотреблением для мехатронных систем: отчет о НИР / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск, 2008.

107. Wang Y. Modeling and Control of Electromechanical Valve Actuator / Y. Wang, T. Megli, M. Haghgooie, K.S. Peterson, A.G. Stefanopoulou // Society of Automotive Engineers, Inc, 2002.

108. Официальный сайт компании National Instruments [Электронный ресурс]: Описание программно-аппаратного комплекса Labview. — Режим доступа: http://digital.ni.com/worldwide/russia.nsf/main7readform.

Приложение А. Документы, подтверждающие внедрение разработок автора

«УТВЕРЖДАЮ» Проректор по образовательной деятельности ФГБОУ ВПО Южно-Российский ^^^^^^сударственный политехнический

(Новочеркасский к//' %;»*, ^'г^Щ%технически" институт) имени

ЩЩ^шУ'Мш Шатова

--- Д-В. Гринченков

\С : » ^ 2014 г,

АКТ

о внедрении в учебный процесс результатов научно-исследовательской работы аспиранта Большенко Ирины Александровны, полученных при подготовке кандидатской диссертации

Комиссия в составе д.т.н., профессора Лобова Б.Н., к.т.н., профессора кафедры «Электромеханика и электрические аппараты» Гринченкова В.П. и к.т.н., доцента Велегура В.А. составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Большенко Ирины Александровны по разработке электромагнитного привода клапана газораспределительного привода двигателя внутреннего сгорания внедрены в учебный процесс кафедры «Электромеханика и электрические аппараты» для бакалавров по профилю 14040021 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений» и магистров по программе 14040063 «Методы исследования и моделирования процессов в электромеханических преобразователях энергии». Материалы диссертационной работы используются при чтении лекций, при проведении практических занятий используются разработанные математические модели и методика проектирования.

Д.т.н., профессор К.т.н., профессор К.т.н., доцент

Б.Н. Лобов В.П. Гринченков

2_В.А. Велегура

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ

348428, г Новочеркасск, ул Просвещения, 132

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НПИ) ИМЕНИ М.И. ПЛАТОВА

Тел [phone], тел./факс [phone] Е-та1|:п»ет 5ге{и@дгпа1| сот

№Зэот Са />1 2014 г.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Научные и практические результаты диссертационной работы Большенко Ирины Александровны на тему «Электромагнитный привод клапана газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания» использованы НИИ Электромеханики при разработке поляризованных электромагнитных приводов.

Объектами внедрения являются:

1, Методика проектирования ЭМП клапана ГРМ,

2, Алгоритм оптимизации конструкции ЭМП.

3. Математическая модель для определения закона изменения тока в обмотках ЭМП.

4. Математические модели и комплекс программ для проектирования ЭМП клапана ГРМ.

Директор НИИ Электромеханики

«УТВЕРЖДАЮ»

АКТ

о внедрении научных и практических результатов диссертационной работы Болыиенко Ирины Александровны

Комиссия в составе технического директора Гуммель A.A. и ведущего инженера Медведева В.В., составили настоящий акт о том, что на ООО ИЛИ «МагнетикДон» в ходе выполнения работ по созданию мехатронного привода клапана ГРМ ДВС использованы результаты диссертации на тему «Электромагнитный привод клапана газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания» Большенко И.А.:

- методики, алгоритмы, математические модели и программы, позволяющие исследовать характеристики электромагнитных приводов в различных режимах под воздействием внешних факторов.

Технический директор ООО НЛП «МагнетикДон»

Ведущий инженер ООО ИПП «МагнетикДон»

В.В. Медведев

-V-I

и

Ъ*л

•Я

•2»

гЯ

:Ю С СШ1&СШАН ФВДЖРА£Ш&1

% Sí й

$ 5t

yj г»

х- '<•/ , /7

II V ИЗОБРЕТЕНИЕ

ль 2339107

МУЛЬТИМОДУЛЬНЫЙ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ДВУХПОЗИЦИОГШЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ С ПОВОРОТНЫМ ЯКОРЕМ

11 атепп н>6л ала тел ь( л и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮжноРоссийский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) ", ГОУВПО ЮРГТУ (НИИ) (RU)

Автор(ы): см. на обороте

Заявка № 2007134136

Нриоршет шобрекчшя 12 сентября 2007 г. lkí мл 3apei исгрироааио в I сху.ыргпннш'.м p¡ecipe

изобретен«!! Российской Федерации 20 ноября 2008 г.

Срок действия патента истекает 12 сентября 2027 г.

Руководитель Федеральной слу ж вы по шипа l iектуальной <• собственности, патентам и товарным .таком

БЛ. Симонов

ÍS К? tk

V:

м П

í*3

Т

И

га

ТЛ

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19) (11)

(51) МПК

Н01Р 7/14 (2006.01)

.(13)

С1

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

<12> ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(21), (22) Заявка: 2007134136/09, 12.09.2007

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 12.09.2007

(45) Опубликовано: 20.11.2008 Бюл, № 32

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: РШ 2261495 С1, 27.09.2005, ви 396730 А, 15.01.1974. БЫ 838937 А, 15.06.1981. Би 359704 А, 01.01.1972. Эи 1022227 А1, 07.06.1983. иЭ 3435394 А, 25.03.1969. РЕ 4409503 А1, 29.09.1994. вВ 1244981 А, 02.09.1971.

Адрес для переписки:

346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ГСП-1, ул. Просвещения, 132, ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ), отдел интеллектуальной собственности (ОИС)

(72) Аэтор(ы):

Павленко Александр Валентинович (РШ), Гринченков Валерий Петрович (РШ), Батищеа Денис Владимирович (ГШ), Павленко Ирина Александровна (РШ), Калпенбах Эберхард (ОЕ)

(73) Пэтентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет {Новочеркасский политехнический институт}", ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (РШ)

О

г-» о

та> со со сч

Э (X

(54) МУЛЬТИМОДУЛЬНЫЙ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ С ПОВОРОТНЫМ ЯКОРЕМ

(57) Формула изобретения Мультимодульный быстродействующий поляризованный двухпозиционный электромагнит с поворотным якорем, каждый модуль которого содержит магнитопровод с явно выраженными полюсами и немагнитными фланцами, обмотки управления и четырехполюсный якорь с явно выраженными полюсами, жестко связанный с торсионной пружиной, которая закреплена на одном немагнитном фланце магнитопровода и свободно проходит через другой, и установленный с возможностью поворота в межполюсном пространстве магнитопровода, отличающийся тем, что магнитопровод состоит из двух пластин, немагнитных распорных втулок и постоянных магнитов, установленных между пластинами магнитопровода, причем в пластинах магнитопровода и немагнитных распорных втулках выполнены крепежные отверстия, четырехполюсный якорь выполнен с магнитными шунтами в виде выступов, все модули объединены путем жесткого крепления четырехполюсных якорей на общей торсионной пружине.

73 С

N5 СО Ы <0 —V

О

-N1

о

Стр. 1

РОССЖЙСЕАЯ ШЩЖР^ЩЖ

£1

¡Л V. N.

1©

•л--л5' 1 X

Н V И Н)ЫЧ 11 НIII

№ 2374545

Уг

ОДИОКАТУ ШЕЧНЫЙ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИ Й ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД С ПРЯМОХОДОВЫМ ЯКОРЕМ

11атсит(юбладатель(ли): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) "ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (ЕХ1)

Автор(ы)' см. на обороте

Заявкам» 2008141347

Приоритет изобретения 17 октября 2008 г.

Зари не грировано в Госуддрствешшм реестре изобретении Российской Федерации 27ноября 2009 г. Срок действия патента истекает 17 октября 2028 г,

- Руководитель Федеральной службы по иитегиектусиьнай * собственности, патентам и товарным знакам

Б11 Симонов

< *

¿-а

ы

&

м

Ка

Ш

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19) ки(П)

2 374 545(,3) С1

(51) МПК

Г16К 31/08 (2006.01)

О

«л

таг ю

ч*

00 сч

Э

а:

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

' Ю ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПА'

«21), (22) Заявка: 2008141347/09, 17Л0.2008

|24) Дата начала отсчета срока действия патента: 17.10.2008

(45) Опубликовано; 27Л 1.2009 Бюл. № 33

>56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: РЯ 2849262 А1,25.06.2004, РШ 2005136876 А, 10.06.2006. Ей 2849100 А1, 25.06.2004. ТО 5818680 А, 06.10.1998. Би 1808095 А1, 12.05.1989. 8и 1122857 А, 07.11.1984. Би 352078 А, 09.10.1972.

Адрес для переписки:

346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ГСП-1, ул. Просвещения, 132, ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ), отдел интеллектуальной собственности (ОИС)

ЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(72) Автор(ы):

Павленхо Александр Валентинович (1Ш), Гринченков Валерий Петрович (1Ш), Батищев Денис Владимирович (1Ш), Павленко Ирина Александровна (1Ш)

(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) (1Ш)

.54) ОДНОКАТУШЕЧНЫЙ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД С ПРЯМОХОДОВЫМ ЯКОРЕМ

(57) Формула изобретения Однокатушечный быстродействующий поляризованный электромагнитный привод с прямоходовым якорем, содержащий магнитопровод с явно выраженными полюсами, выполненный из двух половин с воздушным зазором между ними, обмотку управления, прямоходовой якорь, пружинный механизм, состоящий из двух пружин, обеспечивающих резонансно-маятниковое перемещение якоря между полюсами магнитопровода и постоянный магнит, удерживающий якорь притянутым к полюсам магнитопровода в крайних положениях, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен шихтованным с полюсами Е-образной формы, на верхних полюсах шихтованного магнитопровода расположены магнитные шунты, на средних полюсах шихтованного магнитопровода установлены постоянные магниты и короткозамкнутые кольца из проводящего материала, прямоходовой якорь Н-образной формы расположен в направляющих, а обмотка управления установлена на обеих половинах шихтованного магнитопровода.

73

ю ы ы

СП СЛ

О

Стр. 1

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2010615553

'' * л V "

Правообладатель(ли): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно -Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» (НИ)

Аптор(ы): Большенко Ирина Александровна, Гильмияров Константин Рипардович, Павленко Александр Валентинович, Гуммелъ Андрей Артурович, Батищев Денис Владимирович (Ш)

к. К^АД*^

Заявка № 2010613817

Дата поступлешш 30 ИЮНЯ 2010 Г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 27 августа 2010 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам

Б.П. Симонов

Ш

ш

И100704174933

ик

5013 Информационная карта 5418 Исходящий номер, дата 5436 Инвентарный номер

02 с документом

03 без документа

П??П 1* 0 5 5 3 3/; -

5517 Регистрационный номер

5409 Дата утверждения

5715 Язык документа

01200963914 2010.07.02 русский

5733 Кол-во книг 5742 Общее кол-во страниц V а г—-а Номера книг Кол-во страниц в книге^ 1 2 3 4 5

}2'! о и и

5751 Приложений 5778 Таблиц 10 ^ 5760 Иллюстраций 104 5490 Патентов 0 5787 Источников 71

7137 Источники финансирования 13 Средства госбюджета 22 Средства заказчика 04 Собственные средства 3 1 Прочее

5040 Вид документа 7191 Вид работы

91 Заключительный отчет 28 Промежуточный отчет 46 РТО

03 Информационная карта без отчета 19 Прочее

39 НИР фундамента. 48 НИР прикладна] 57 ОКР, ПКР, ПТР

7713 Объем финансирования, тыс.рублей

700,000

7020 Шифр федеральной целевой научно-технической программы

НК-389

9027 Наименование работы Шифр работы, присвоенный организацией 51 8,09

| Разработка устройств и алгоритмов управления резонансными электромагнитными приводами

Сведения об организации-исполнителе

2457 Код ОКПО 2934 Телефон 2394 Телефакс_2754 Город

02069125 25-52-14 255739 Новочеркасск

1332 Сокращенное название министерства (ведомства) 2403 Код ВНТИЦ

Минобонауки России 0203022820355

2151 Полное наименование организации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)"

2358 Сокращенное наименование организации ГОУ ВПО ЮРГТУШПИ)

2655 Адрес организации

346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

6183 Авторы отчета

Павленко H.A., Гнльмияров K.P., Павленко A.B., Гуммель A.A., Батишев Д.В.

9045 Наименование отчета

Разработка устройств и алгоритмов управления резонансными электромагнитными приводами

9117 Реферат

В отчете представлены результаты исследований, выполненных по государственному контракту Кг ГО 186 "Наименование проблемы исследования: Разработка устройств и алгоритмов управления резонансными электромагнитными приводами" (шифр "НК-389П") от 9 ноября 2009г. по направлению "Создание интеллектуальных систем навигации и управления" в рамках мероприятия 1.3 2 "Проведение научных исследований целевыми аспирантами", мероприятия 1 3 "Проведение научных исследований молодыми учеными - кандидатами наук и целевыми аспирантами в научно-образовательных центрах", направления 1 "Стимулирование закрепления молодежи в сфере науки, образования и высоких технологий" федеральной целевой программы "Научные н научно-педагогические кадры инновационной России" на 20092013 годы.

Цечь работы - совершенсювание существующих и разработка новых методов проектирование устройств управления, основанных на использовании современного математического аппарата, создание новых математических моделей для анализа и синтеза устройств управления резонансными электромагнитными приводами, наиболее полно учитывающих большинство факторов, оказывающих влияние на физику процессов в исследуемом объекте, методы планирования эксперимента и математического моделирования.

Компьютер с пакетом программного обеспечения для моделирования мехатронных устройств. Проограммный комплекс Code Warrior for DSP56800 R8.2. Цифровой осциллограф Gwinstek QDS-2064.

220.1

5 5 3 3 4

Фамилия, инициалы Должность Уч]щ?яе|ы|. -д.*

Руководитель организации Савостьянов А.П. Проректор по НРиИД

Руководитель работы Павленко И.А. Аспирант

5634 Индексы УДК

5274 Шифр геолфонда 7434 Дата

7506 Входящий номер

629 113.066

И100704174933

5616 Коды тематических рубрик

45.53.39 5643 Ключевое слово

^ЧИПТОМ-ШПИНЫЕ ПРИВОДЫ РГЗ^НАНСНОГО ТИПА.

УСТРОЙСТВО УПГ>ЛГ!ЛРНН<Т ^ГНУ < Иошп •/нсЬоргл-ш- '«;них 1

гцгтгмд УПРЛВПЕННЧ ""ЧЕКТРОМ.ЛПШТНЫМ ПРНВ^Л^М T^YJfnrjnr.'H и сиг ГГМ Г 'ИГ R ■

ПРНйОг1КЧлПАН\ ! Iifi',"' »ТПП',[|3« ГПР Г 1

MEvATP°nHKA- МОДЕЛИРпВ А.НИЕ h П,1ГМЛТПП 11Г R ГПГ r*f>r» т» '"ИЛ" 1

ПРпРКТИРОП \HIIF P\CIIFT КЦ'МПМЯЯ^ПММПМ ЛПи'ЛР

неопубликованных догуг/г мтсв

¡090202190419

Ж

5013 Информационная карта М 1 8 Исходящий номер, дата

'fipt документом 03 без документа

5436 Инвентарный номер

>517 Регистрационный номер 01200708675

»733 Кол-во книг

>742 Обшсс кол-во страниц

5409 Дата утл рждения