автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Электромагнитный привод клапана газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания

На правах рукописи

БОЛЬШЕНКО Ирина Александровна

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД КЛАПАНА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Специальность 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

8 Ап? 2015

005567113

Новочеркасск - 2015

005567113

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «ЮжноРоссийский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова» на кафедре «Электромеханика и электрические аппараты».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Пахомин Сергей Александрович

Официальные оппоненты:

Курбатов Павел Александрович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электрические и электронные аппараты» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Руссова Наталия Валерьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрические и электронные аппараты» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»

Ведущая организация Инженерно-технологическая академия Южного федерального университета в г. Таганроге

Защита диссертации состоится 14 мая 2015 г. в 10 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.304.08, созданного на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова» по адресу: 346428, г. Новочеркасск Ростовской области, ул. Просвещения, 132, ауд. 149 главного корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова» www.npi-tu.ru.

Автореферат разослан » 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.304.08 ^

кандидат технических наук

Батищев Денис Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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. 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.

Работа соответствует научному направлению ЮРГПУ (НПИ) на 20112015 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 в конце хода.

3. Разработка методики оптимизации конструкции ЭМП с учетом ограничений, накладываемых размером 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.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование актуальности темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическая значимость, сформулированы основные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе приводится оценка способов совершенствования работы двигателя внутреннего сгорания, как одного из главных силовых агрегатов, а также отмечены характеристики, достигаемые при использовании электромагнитных приводов для управления такими элементами двигателя, как газораспределительные клапаны, воздушно-тактовые клапаны, форсунки. Сделан вывод о том, что применение электромагнитных приводов для управления клапанами ГРМ является наиболее перспективным решением по совершенствованию системы воздухогазообмена ДВС.

Проведенные обзор и анализ конструкций электромагнитных приводов показали, что разработкой ЭМП для клапанов ГРМ занимаются, в основном, зарубежные компании и научно-исследовательские институты. 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.

Для управления клапаном ГРМ могут быть использованы конструкции ЭМП как поступательного, так и вращательного принципов действия (рис. 1), а основными факторами при их выборе являются габаритные размеры привода и его быстродействие. По результатам обзора и анализа конструкций ЭМП сделан вывод, что для обеспечения требуемого времени срабатывания наиболее эффективным является применение электромагнитов резонансного типа, позволяющих существенно улучшить массогабаритные показатели и уменьшить мощность, потребляемую приводом. Это обусловлено тем, что резонансный электромагнит представляет собой взаимосвязанную электромеханическую систему, в которой якорь подпружинен с обеих сторон, образуя тем самым пружинный маятник. Для удержания клапана в крайних положениях, в обесточенном состоянии, в электромагните применяются постоянные магниты,

а) б)

Рис. 1. Конструкции ЭМП различных принципов действия: а - поступательный. 6 - вращательный

что исключает потребление мощности электромагнитом в данном режиме, а следовательно, повышает энергоэффективность ЭМП.

Проведенный обзор методик проектирования электромагнитных приводов ГРМ показал, что основными направлениями в области создания ЭМП ГРМ являются: проектирование силовой части и системы управления приводом, а также совместное моделирование работы этих систем. Для этого используются математические модели разного уровня, начиная от простых, учитывающих только основные факторы, влияющие на работу ЭМП и позволяющих оценить процессы качественно, до более сложных, имеющих меньшее количество допущений и адекватно отображающих процессы во всех режимах работы привода и систем ДВС.

Главной задачей при проектировании ЭМП ГРМ является необходимость создания привода заданных габаритных размеров (с возможностью размещения в головке блока цилиндров), обеспечивающего требуемое усилие при малом потребляемом токе, осуществляющего срабатывание клапана ГРМ с минимальной скоростью посадки в заданное время. Сделан вывод, что создание индивидуального ЭМП для управления клапанами ГРМ требует наличия методики проектирования, учитывающей режимы работы двигателя и основные факторы, влияющие на его работу. В силу сложности математического описания физических процессов расчетно-проектные работы при исследовании приводов связаны с необходимостью выполнения большого объема вычислительной работы. Отсюда вытекает необходимость автоматизации расчетных и проектных работ на основе широкого использования современных компьютерных технологий и пакетов прикладных программ.

Во второй главе предложена методика проектного расчета электромагнитного привода ГРМ. Разработанная методика позволяет проектировать электромагнитный привод с заданным временем срабатывания и с минимальной скоростью посадки якоря. Применение методики представлено на примере двухпозиционного ЭМП клапана ГРМ с учетом ограничений, накладываемых размерами головки блока цилиндров ДВС. Исходные данные для проектирования основаны на результатах обзора технических требований на проектирование, анализа кинематической схемы, силовой характеристики, режимов работы и параметров рабочей среды исполнительного механизма, а также условий эксплуатации разрабатываемого устройства.

Проведен сравнительный анализ конструкций поляризованных электромагнитных приводов вращательного и поступательного принципов действия, сделан вывод о возможности использования для управления клапанами ГРМ обоих вариантов конструкций. Наличие тангенциальной составляющей электромагнитной силы в воздушном зазоре конструкций ЭМП прямоходового действия требует применения специального механизма для исключения боковых перемещений якоря при поступательном движении. Это приводит к росту потерь в приводе, снижению точности позиционирования, стабильности характеристик и надежности.

Альтернативой прямоходовому ЭМП является возможность применения для управления клапаном ГРМ электромагнитного привода с вращательным

принципом действия (см. рис. 1 б). Передача движения от якоря ЭМ к клапану осуществляется с помощью кулачка, который преобразует вращательное движение якоря в поступательное движение клапана. При этом уменьшается инерционность подвижной части по сравнению с ЭМ, в которых якорь движется прямолинейно, и на одной общей оси можно установить несколько однотипных магнитных систем (модулей), работающих параллельно.

Проектирование исполнительного электромагнита состоит в выборе его конструктивной формы, наиболее полно соответствующей заданным условиям работы исполнительного механизма, для которого он предназначен. Затем, в зависимости от требуемой величины времени переключения якоря из одного состояния в другое, определяются размеры магнитопровода и параметры обмотки управления так, чтобы создать требуемую силовую характеристику электромагнита. Так как перемещение якоря происходит под действием пружин, то задачей электромагнита является обеспечение удержание якоря в притянутом положении. По величине усилий, необходимых для перемещения клапана, выбираются пружины и, соответственно, определяется противодействующая характеристика электромагнита. При выборе пружин также учитываются факторы, создающие противодействие перемещению якоря (для привода клапана ГРМ — это силы вязкого трения, давление выхлопных газов в цилиндре). Намагничивающая сила обмотки ЭМ должна быть достаточной для создания необходимого магнитного потока, обеспечивающего управление ЭМП. При этом катушка должна обладать такой теплоотдачей, чтобы во всех режимах работы привода ее температура не превышала допустимого значения для принятого класса нагревостойкости изоляционных материалов. Кроме того, ЭМП должен удовлетворять всем специфическим условиям эксплуатации.

Таким образом, задача проектирования ЭМ включает следующие этапы: выбор конструктивных форм, выбор материала магнитопровода, выбор типа постоянных магнитов, выбор изоляционных материалов, класса нагревостойкости и марки обмоточного провода, определение основных размеров и параметров электромагнита. Для реализации последнего этапа с использованием теории магнитных цепей разработаны алгоритм и программа оптимизации электромагнита, базирующаяся на методе сопряженных градиентов, который в сравнении с другими методами оптимизации обладает лучшей сходимостью.

При оптимизации параметров ЭМ полагаем, что он должен обеспечивать заданное время срабатывания Гср, требуемую скорость в конце хода Ук, допустимое превышение температуры обмотки тдоп в длительном режиме и иметь минимальный объем V. При этом электромагнитная сила, создаваемая постоянными магнитами, должна быть больше, чем сила противодействующей пружины для того, чтобы обеспечить удержание якоря в притянутом положении.

Максимальный поперечный размер ЭМП клапана ГРМ не должен превышать расстояния между смежными клапанами одного цилиндра, а значит увеличение размеров ЭПМ для обеспечения требуемого усилия возможно только в продольном направлении к клапану. Кроме того, некоторые технологические особенности изготовления и сборки привода накладывают дополнительные ограничения на геометрические размеры магнитной системы.

В электромагните необходимо предусмотреть проходное отверстие для штока, воздействующего на клапан ДВС. Внутренний диаметр этого отверстия должен быть не менее 6 мм. Эскиз электромагнита привода клапана ГРМ приведен на рис. 2.

При оптимизации базовыми

варьируемыми параметрами, определяющими геометрию магнитной системы, являются: а — ширина обмоточного окна; й — внешний диаметр концентратора магнитного потока; /г — высота обмоточного окна. Исходными данными для оптимизации являются: ? — время срабатывания ЭМ; х - ход якоря (клапана); т0 - масса клапана; тпр - масса пружин и риС. 2. Эскиз оптимальной

подвижных частей клапана. конструкции ЭМ

Оптимизируемая функция - объем ЭМ, определяемый параметрами а, (¡и И. Исходя из этого, формулируется задача оптимизации: целевая функция

ограничения Б < 40 мм, > 5ок, В^ > В5; О < а < 50 мм, 0 < <1 < 40 мм, 0 < А < 100 мм. Учитывая, что движение якоря происходит с собственной частотой

I

механической системы, период колебаний которой Т = 2л I—, где т — масса

Vе,

подвижной части; сх - жесткость пружины, — и зная соотношение между

2 Р I х' тп

величинами сд, х - с =--, где х - ход якоря, получим Т = 2тг I-. Из

х М2-Р0

этих соотношений определяется усилие, необходимое для удержания клапана в

„ (2тг)1-х-т

краиних положениях

2-Т

зазоре Въ определяется из формулы 5.

Предварительное значение индукции в и затем уточняется в процессе

5..„

дальнейших расчетов.

Для начала движения якоря с собственной частотой достаточно скомпенсировать в начальной фазе движения половину МДС постоянного магнита. Это обусловлено тем, что усилие, созданное ПМ, резко уменьшается с увеличением зазора между якорем и концентратором. Обеспечивая требуемую, заданную МДС, обмотка управления не должна перегреваться выше допустимого уровня. Уравнение теплового баланса для обмотки имеет вид:

Я = (1)

где N — мощность, выделяемая в обмотке; кх - коэффициент теплоотдачи с поверхности обмотки 50Х11. Мощность, выделяемая в обмотке, определяется через значение МДС

р 2 I

N = (2)

ЯокЛ

где р - удельное электрическое сопротивление провода при рабочей температуре; 5<ж=а'Ь ~ площадь обмоточного окна: к? - коэффициент заполнения обмоточного окна.

Приравнивая (1) и (2), получим выражение, связывающее значения МДС

[5 -к -к -т • Б

обмотки с ее геометрическими размерами: Fб = ——3—1-—, из которого

V Р-'об

определяется расчетное значение площади обмоточного окна.

В результате расчетов были получены оптимальные значения параметров а, с/ и А и построена магнитная система ЭМП. В программном пакете РЕММ был проведен поверочный расчет оптимальной конструкции ЭМ. В притянутом положении якоря постоянный магнит должен обеспечить силу удержания электромагнита больше или равную противодействующей силе пружины клапана. По результатам проведенных численных исследований в полученную конструкцию были внесены изменения в виде магнитных шунтов на концентраторе, позволяющие откорректировать параметры магнитной системы в сторону улучшения тяговой характеристики, при этом габаритные размеры электромагнита и площадь сечения обмоточного окна оставались прежними и соответствовали полученным при оптимизации. Определены статические характеристики ЭМП Рэм(г» и (рис. 3). Использование предложенного

алгоритма оптимизации и соответствующей программы позволили более чем в 2 раза снизить объем конструкции поляризованного ЭМП клапана ГРМ в сравнении с существующими конструкциями, рассмотренными в первой главе диссертации.

а) б)

Рис. 3. Статические характеристики прямоходового электромагнита:

а-Р^Лб-П'*)

Учитывая, что основным режимом ЭМП является режим циклического переключения из открытого в закрытое состояние, были созданы математические модели, описывающие динамику переключения клапана и определены его динамические характеристики. Определен закон движения якоря ЭМП,

позволяющий обеспечить требуемые динамические параметры системы. Исходной задачей было формирование закона движения для рассматриваемого ЭМП, который должен обеспечивать ход якоря (клапана) - 8 мм; время срабатывания электромагнита (время перемещения из одного крайнего положения в другое) — 3 мс; скорость якоря в конце хода — 0,1-Ю,2 м/с.

Для ЭМП клапана ГРМ идеальным вариантом режима движения якоря на заданном интервале перемещения за заданный промежуток времени движения и при ограниченной скорости его перемещения в конце хода является ускорение якоря на начальном участке пути до максимальной скорости с последующим торможением на конечном участке. Исходя из этого, определяется требуемая характеристика перемещения якоря (рис. 4) и необходимая для этого расчетная сила (рис. 5).

Рис. 4. Зависимость перемещения якоря от Рис. 5. Зависимость результирующей силы по

времени перемещению

Третья глава посвящена разработке математических моделей для исследования динамики переключения ЭМП в реальных условиях эксплуатации и формирования для этих режимов закона управления током. Работа ЭМП осуществляется под контролем системы управления, которая на основе сигнала датчика положения якоря и сигналов от других систем управления двигателем с помощью микроконтроллера формирует требуемый сигнал управления ЭМП.

Задачей настоящей диссертации является разработка математической модели, позволяющей формировать исходный закон изменения тока в обмотках электромагнита, обеспечивающий заданный режим работы клапана с требуемыми динамическими параметрами, а также формулирование требований и определение начальных параметров токовых импульсов для системы управления ЭМП. В соответствии с этим в работе рассматривается математическая модель ЭМП. описывающая работу привода при питании его обмоток токовыми импульсами.

Для прямоходовой конструкции ЭМП (рис. 6), имеющей две обмотки, математическая модель, описывающая динамику переключения ЭМП. имеет вид:

Верхний магнитопровод Верхняя обмотка Верхний ПМ Верхний концентратор Якорь Нижний концентратор Нижний ПМ Нижняя обмотка Нижний магнитопровод

Рис. 6. Конструкция исследуемого электромагнита

=/,(0; н =Л(0;

Рэм2=/А>2>х},

¿X

— = V; <й

ш т ~

■^пр = —с х, Рд г = —р ■ ;

где /ь ¿2 — токи в верхней и нижней обмотках электромагнита; Рэмь РЭМ2 ~ тяговые силы, развиваемые верхней и нижней частями электромагнита; Рпе -противодействующая сила пружин; Рд г - сила давления выхлопных газов; РБ хр -сила вязкого трения; р - давление выхлопных газов; - площадь рабочей поверхности клапана; V — скорость якоря; х — перемещение якоря относительно его среднего положения; т — масса подвижной части.

Разработанная модель позволяет по заданному закону движения клапана моделировать закон изменения тока в обмотках электромагнита. На первом этапе (отброшены все другие противодействующие силы кроме пружин), зная характер изменения результирующей силы, соответствующей выбранному закону движения якоря, а также жесткость пружин ЭМП, можно получить зависимость электромагнитной силы от перемещения, которую должен обеспечить электромагнит. Далее, используя формулу Максвелла для электромагнитной силы, путем несложных преобразований определяется выражение для потокосцепления обмотки. В итоге получаем характер изменения потокосцеплений обмоток электромагнита от времени. На этапе расчета статических характеристик получено семейство зависимостей потокосцеплений обмоток электромагнита от перемещения для ряда значений токов в обмотках. После конвертирования данных зависимостей получено семейство характеристик ¿(4'л), по которым, зная зависимости х(/) и 4^(0, определяется искомая характеристика /(?)• Порядок описанных преобразований можно представить в виде структурной схемы, представленной на рис. 7. Модель реализована в программном пакете ОрепМос1еИса.

Рис. 7. Структурная схема математической модели для определения закона управления током

Данная структурная схема (рис. 7) может быть использована для моделирования ЭМП с шихтованной магнитной системой или выполненной из

магнитомягкого композиционного материала с повышенным содержанием кремния. В случае, когда необходимо учесть влияние вихревых токов, в структурную схему, иллюстрирующую математическую модель, вводятся дополнительные блоки (рис. 8). Такой способ учета вихревых токов объясняется переходом к схеме замещения электромагнита, приведенной на рис. 9. Таким образом, полученную математическую модель для формирования закона управления током можно представить в виде следующей системы уравнений:

х = Ф,(0;

Р = ф2(х),Рпр = ф3(х); />(х) = Рэм(х) + Рпр(х); ^ = Ф4(г,х);

Р

эм т с 2 '

2Ц0луг

'='об+'в;

.... , . 1 сГ¥

'о* =ф5(у.*),/в =—•—;

К а/

' = Фб(0-

; Я

£

& а

йг

Ив М

|л. Ш

Рис. 8. Учет вихревых токов

Рис. 9. Схема замещения электромагнита с учетом влияния вихревых токов В результате расчета получен закон изменения тока в обмотках электромагнита, который представляет собой зависимость тока от времени для каждой обмотки электромагнита в зависимости от требуемого режима работы привода. Путем выполнения последовательных итераций произведена корректировка импульсов тока в соответствии с требуемыми параметрами срабатывания ЭМП. получены несколько вариантов форм токовых импульсов (рис. 10). На этапе определения закона движения якоря электромагнита получены несколько вариантов зависимостей ускорения якоря от времени, обеспечивающих заданное время срабатывания и заданную скорость якоря в конце хода. Соответственно получены различные варианты зависимостей перемещения якоря от времени, реализующих требуемый закон движения. Изменяя зависимость х(£), вносимую в модель для определения закона изменения тока (см. рис. 7), можно получить новые импульсы тока в обмотках, исследовать изменения в динамических характеристиках ЭМП и в зависимости от полученных промежуточных результатов производить дальнейшую корректировку исходных данных для модели. Такой итерационный процесс заканчивается, если полученные характеристики скорости и перемещения соответствуют заданным на начальном этапе проектирования.

Рис. 10. Закон изменения тока в обмотках, полученный в ОрепМоАеИса На рис. 10 представлены три варианта импульсов тока в обмотках. Кривые 1 и Г — импульсы, полученные при использовании математической модели (см. рис. 7), кривые 2 и 2' — импульсы, полученные в результате промежуточных итераций при корректировке, кривые 3 и 3' - уточненные импульсы тока, обеспечивающие наименьшую погрешность по времени срабатывания и практически нулевую скорость якоря в конце хода. В процессе исследований допускалась корректировка фронтов импульсов для уменьшения скорости спадания тока.

а) 6)

Рис. 11. Динамические характеристики ЭМП: а-х(г), 6-Разработана математическая модель для расчета динамических характеристик электромагнитного привода ГРМ при управлении заданным законом изменения тока в обмотках. Модель позволяет проводить оценку влияния на динамические характеристики ЭМП внешних воздействий, таких как изменение температурного диапазона и избыточного давления выпускных газов. В программном пакете ОрепМос1еИса проведена сравнительная оценка динамических характеристик, реализуемых приводом (см. рис. 11).

Исследована возможность использования мультимодульного электромагнита в качестве индивидуального привода клапана ДВС. Учитывая, что каждый сектор четырехполюсного модуля представляет независимую магнитную систему (рис. 12а), составлена ее схема замещения (рис. 126).

Выполненные расчеты по разработанной схеме замещения позволили получить статические характеристики мультимодульного ЭМП, по которым в математической модели, реализованной в программном пакете ОрепМос1еиса, исследована работа привода. Получены динамические характеристики мультимодульного ЭМП (рис. 13), из которых видно, что такой привод может обеспечить требуемые характеристики управления клапанами ГРМ ДВС.

О 0.5 I 1.5 2 2.5 3 МО.'с

Рис. 12. Схема замещения одного контура Рис. 13. Зависимости угла поворота и скорости

блока мультимодульного электромагнита движения якоря от времени

Для анализа процессов теплообмена в приводе клапана

газораспределительного механизма использована система уравнений нестационарной теплопроводности

дфл).

Р/с/ -

Ы

= <1п{к£га<1Т^Рл)+ /&)), г = 1,2,-,N

с граничными и начальными условиями

дТ,

■ = п

окр

Г(АГ)]. Т(Р,0) = Т0(Р).

где N — количество тел объекта исследования; р,, с,, - плотность, удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности г-го тела соответственно; -объемная плотность тепловых источников, равная отношению электрической мощности, подводимой к катушкам, к их суммарному объему; - коэффициент теплоотдачи от г'-й части поверхности привода к окружающей среде; Гокр — температура окружающей среды; - температура на г'-й части поверхности

привода; Т^Р) - температура г-го тела в точке Р.

Анализ модели выполнен с применением метода конечных элементов. Многовитковые обмотки заменялись сплошной средой с эквивалентными

параметрами хэ

' сжв Рм

Учитывая, что ри

«Р„

меди ^ где Умеаи — объем меди в обмотке,

V.

для обмотки — объем всей

обмотки. Неизвестными параметрами для данного расчета являлись эквивалентный коэффициент Яэкв обмоток и коэффициент теплоотдачи а от корпуса ЭМП к окружающей среде. Остальные параметры заданы.

Считая, что электромагнит как тепловая система является линейным объектом, дополнительную информацию для решения обратной задачи получим,

Рис. 14. Расположение точек измерения

измерив на опытном образце ЭМП (рис. 14), на интервале времени [0,ГИ] значения температуры Т,{Мхл) в точке Л/, с относительной погрешностью б (Г,(М,)) и плотности теплового потока в точке М; с относительной

погрешностью 8(д,(М2)). Для определения Яэкв и а решается обратная задача теплообмена.

В результате решения обратной задачи теплообмена определены значения параметров обмоток управления и общего коэффициента теплоотдачи с наружной поверхности ЭМП: Хэкв = 0,03 Вт/(м-К); сэкв =164 Дж/(кг-К);

Рэкв = 6800 кг/м3; а = 18Вт/(м2-К).

На рис. 15 и 16 приведены полученные на временном интервале [0/Зх103с] зависимости Г»(М,,г) и кривые 1-экспериментальные данные; кривые 2 - данные,

полученные расчетом с использованием ХЭ1

и а . Среднеквадратичное

отклонение от экспериментальных данных составило 2,7%.

Среднеквадратичное отклонение ^»(М,,/) от экспериментальных данных — 5,7 %.

д, Вт/м!

2—

N

/

0 1 2 МО; с

Рис. 15. Результаты измерений и расчета температуры в точке М\

600 400 200

°0 1 2 МО? с

Рис. 16. Результаты измерений и расчета плотности теплового потока в точке Мч

Для исследования температурного режима внутри обмоток электромагнита в процессе переключения проведено моделирование тепловой подсистемы ЭМП при подаче на обмотки импульсов тока, полученных ранее на этапе моделировании динамики ЭМП. Для этого рассмотрен один полный цикл работы ЭМП (клапана ГРМ), который осуществляется за два оборота коленчатого вала двигателя. В соответствии с циклом работы одного клапана ГРМ был проведен расчет средней мощности, потребляемой одной обмоткой электромагнита за один 1 т

полный период Рср = — ;2 (?)<&, где Яср - средняя мощность, потребляемая

Т о

одной обмоткой электромагнита за один период работы; Я - активное сопротивление обмотки электромагнита; Т - период, равный полному циклу работы одного клапана; г(г) — изменение тока в обмотке электромагнита.

По результатам расчета средняя мощность, потребляемая одной обмоткой при холостых оборотах двигателя п=650 об/мин, составила 1,1 Вт, при средних

оборотах «=2400 об/мин - 4 Вт, при высоких оборотах и=5000 об/мин - 8,4 Вт. Проведенные исследования с использованием математической модели и результатов расчета средней мощности для разного числа оборотов двигателя при температуре окружающей среды 150 °С показали, что максимальная температура в обмотке ЭМП при п=650 об/мин не превышает 146 °С, при »=2400 об/мин — 167 °С. при и=5000 об/мин - 197 °С. Данные значения температур не превышают допустимого значения температуры изоляции обмоток электромагнита, а также допустимой рабочей температуры материала постоянных магнитов (для Sm2Co\7 300±10 °С). С использованием результатов проведенных расчетов, а также обзора существующих конструкций поляризованных ЭМП для клапанов ГРМ проведен сравнительный анализ средней мощности, потребляемой обмотками электромагнитных приводов при работе двигателя на разных оборотах: холостой ход (650 об/мин), средние обороты (2400 об/мин), высокие обороты (5000 об/мин).

Четвертая глава посвящена проведению экспериментальных исследований. Приведены результаты по измерению времени срабатывания, а также скорости движения якоря макетного образца ЭМП прямоходового действия (рис. 17). На рис. 18 представлены осциллограммы зависимостей перемещения якоря ЭМП и его скорости от времени. Сделаны выводы о соответствии экспериментальных данных результатам, полученным с использованием математической модели ЭМП для расчета динамических характеристик.

Рис. 17. Макетный образец ЭПМ

/ ' 1 '1

/ / ■

/

, 1 , 1, У

0.003 Время, с

0,003 Время, с

а)

Рис. 18. Осциллограммы перемещения и скорости якоря Проведена оценка адекватности используемых математических моделей. Средняя относительная погрешность по времени срабатывания составила 12%, по скорости якоря в конце хода - 15,5%.

Приведены результаты экспериментальных исследований по измерению температуры нагрева частей ЭМП в контрольных точках и плотности теплового потока. Результаты экспериментально полученных зависимостей подтверждаются результатами расчетов теплофизических параметров ЭМП, основанных на решении обратной задачи теплообмена.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача повышения энергетической эффективности электромагнитных приводов клапанов ГРМ ДВС на основе создания математических моделей, алгоритмов, программ и методик для их исследования и оптимизации. Получены следующие результаты:

1. Проведен анализ существующих конструкций электромагнитных приводов для управления клапанами ГРМ и методик их проектирования, по результатам которого сделан вывод о состоянии работ по созданию индивидуальных приводов клапанов ГРМ, а также выбрана поляризованная конструкция ЭМП резонансного типа, в которой якорь перемещается под действием пружин. Разработанный электромагнитный привод в сравнении с существующими конструкциями позволяет уменьшить мощность потребляемую обмотками при управлении клапаном ГРМ в среднем в 1,5 раза в зависимости от числа оборотов двигателя. Применение в конструкции постоянных магнитов позволяет снизить энергопотребление ЭМП в среднем на 15% в режиме удержания якоря в притянутых положениях. При этом подача тока в обмотки осуществляется в виде коротких импульсов, необходимых для отрыва якоря от полюса или для его подхвата.

2. Разработана методика проектирования ЭМП клапана ГРМ ДВС по заданным динамическим параметрам, таким как перемещение исполнительного механизма, время срабатывания, заданная скорость в конце хода. Методика позволяет проектировать оптимальную конструкцию электромагнитного привода, обеспечивающую заданное электромагнитное усилие, определять закон изменения тока в обмотках с учетом внешних воздействий, оказываемых на ЭМП в процессе его работы в составе ГРМ, таких как избыточное давление выхлопных газов, изменение тепловых режимов работы, старение материала пружин.

3. Предложен алгоритм оптимизации поляризованного электромагнитного привода на примере ЭМП клапана ГРМ с учетом ограничений, накладываемых размерами головки блока цилиндров ДВС. Использование данного алгоритма позволило определить оптимальную конструкцию ЭМП, обеспечивающую требуемое значение электромагнитной силы при заданных габаритных размерах электромагнита, учитывающих межклапанное расстояние в головке блока цилиндров ДВС, а также позволило снизить затраты активных материалов ЭМП более чем в два раза по сравнению с существующими конструкциями электромагнитных приводов ГРМ вследствие минимизации его объема.

4. Разработана математическая модель, позволяющая по заданному закону движения якоря ЭМП на основе характеристик изменения потокосцепления определять закон изменения тока в обмотках электромагнита, а также производить оценку влияния разброса технологических параметров в характеристиках пружин ЭМП и изменения коэффициента вязкого трения. Полученный закон изменения тока в обмотках позволил сформулировать требования к системе управления ЭМП, осуществляющей формирование импульсов тока в обмотках по заданному закону.

5. Разработана математическая модель ЭМП клапана ГРМ, позволяющая производить расчет динамических характеристик с оценкой влияния изменения давления выхлопных газов, сил вязкого трения, изменения тепловых режимов работы привода.

6. Исследованы тепловые процессы в ЭМП с использованием методики определения теплофизических параметров электромагнитного привода, основанной на решении обратной задачи теплообмена. Предложенная методика позволяет произвести оценку тепловых параметров ЭМП в процессе работы, а также определить температуру обмоток при управлении ЭМП по заданному закону изменения тока.

7. Разработаны конструкции электромагнитных приводов поступательного и вращательного принципов действия для управления клапанами ГРМ ДВС (защищены двумя патентами на изобретения).

8. По результатам проведения экспериментальных исследований подтверждена адекватность разработанных математических моделей, что позволяет сделать вывод о достоверности полученных результатов и корректности принятых допущений.

9. Разработанные методики, алгоритмы, программы и конструкции электромагнитных приводов могут быть эффективно использованы при проектировании клапанов ГРМ современных силовых энергетических установок со свободным поршнем.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Болыпенко И. А. Быстродействующий электромагнитный привод воздушно-тактового клапана двигателя / В.П. Гринченков, Н.П. Беляев, И.А. Болыпенко // Изв. вузов. Электромеханика. - 2005. - №2. — С. 60-63.

2. Болыпенко И.А. Комплексное проектирование электромагнитных приводов с заданными динамическими характеристиками / A.B. Павленко,

B.П. Гринченков, A.A. Гуммель, И.А. Болыпенко, Э. Калленбах // Электротехника. - 2007. - № 4. - С. 22-30.

3. Болыпенко И.А. Электромагнитные приводы с возвратно-поступательным и возвратно-вращательным принципом действия для клапанов / Гринченков В.П., Большенко И.А. // Изв. вузов. Электромеханика. — 2009. - №4. -

C. 51-57.

4. Большенко И.А. Улучшение экологических и экономических показателей двигателей внутреннего сгорания на основе применения индивидуальных приводов клапанов газораспределительного механизма / И.А. Большенко // Инженерный вестник Дона, 2009. Т. 9. № 3. С. 25-37.

5. Большенко И.А. Быстродействующие электромагнитные привода для клапанов систем топливоподачи и воздухогазообмена двигателей внутреннего сгорания / A.B. Павленко, В.П. Гринченков, Д.В. Батищев, A.A. Гуммель, И.А. Большенко // Изв. вузов. Электромеханика. - 2010. - №5. - С. 48-53.

6. Большенко И.А. Проектирование быстродействующих поляризованных электромагнитных приводов / В.П. Гринченков, Е.В. Шевченко, И.А. Большенко,

И.Б. Подберезная // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2013г. - №1. -С. 79-83.

7. Большенко И.А. Обзор и анализ конструкций электромеханических приводов клапанов газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания / И.А. Большенко // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. — 2013г. -№6.-С. 66-73.

8. Большенко И.А. Верификация комплекса программ GMSH+GETDP для конечноэлементного моделирования электромагнитных полей / A.C. Хорошев, A.B. Павленко, Д.В. Батищев, B.C. Пузин, Е.В. Шевченко, И.А. Большенко // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. — 2013г. — №6. — С. 74-78.

9. Большенко И.А. Управление электромагнитным приводом клапана газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания / A.B. Павленко, K.P. Гильмияров, И.А. Большенко // Электротехника. - 2014. -№5.-С. 40-46.

10. Большенко И.А. Проектирование электромагнитного привода гидрораспределителя / Д.В. Батищев, И.А. Большенко, В.П. Гринченков, С.А. Пахомин // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2014. - № 5. - С. 3541.

Статьи, материалы конференций и другие материалы:

11. Большенко И.А. Оптимальное проектирование четырехполюсного электромагнита / И.А. Большенко, Н.П. Беляев // Студенческая научная весна -2005 : сб. науч. тр. аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2005. - С. 208-209.

12. Большенко И.А. Schnellwirkende elektromagnetische Aktoren mit innerem Schwenkanker / Быстродействующие электромагнитные приводы с вращающимся якорем / В.П. Гринченков, Н.П. Беляев, И.А. Большенко, Ф. Байер, У. Кучера, Э. Калленбах // 50. Internationales Wissenschafilicnes Kolloquium Technische Universität Ilmenau, 23-29 September. -2005. - S. 167-168.

13. Большенко И.А. Оптимальное проектирование быстродействующего электромагнита для воздушно-тактового клапана двигателя внутреннего сгорания / И.А. Большенко, Д.В. Батищев // Научно-техническое творчество студентов вузов : материалы Всерос. смотра-конкурса науч.-техн. творчества студентов вузов «Эврика-2005», г. Новочеркасск, 5-6 дек. 2005 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2005. - Ч. 1. - С. 318-322.

14. Большенко И.А. Моделирование статических тяговых характеристик приводного электромагнита ВТК ДВС с помощью пакета SESAM / И.А. Большенко, В.П. Гринченков // Студенческая научная весна - 2006 : сб. науч. тр. аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). -Новочеркасск : ЮРГТУ, 2006. - С. 261-263.

15. Большенко И.А. О влиянии асимметрии якоря электромагнитного привода на время установки в исходное положение / В.П. Гринченков, И.А. Большенко // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2007. - Спецвып. : Проблемы мехатроники-2006 : материалы междунар. науч.-практ. коллоквиума, г. Новочеркасск, 4-6 сент. 2006 г. - С. 3-4.

16. Болыиенко И. А. Проектирование быстродействующих электромагнитных приводов с заданными динамическими параметрами /

A.B. Павленко, В.П. Гринченков, A.A. Гуммель, И.А. Болыиенко // Труды Южного научного центра Российской академии наук, г. Ростов-на-Дону, ЮНЦ РАН, 2007.-С. 94-104.

17. Болыиенко И.А. Электромагнитные приводы для мехатронных устройств и систем автомобилей. Проектирование и оптимизация / A.B. Павленко,

B.П. Гринченков, Д.В. Батищев, A.A. Гуммель, И.А. Большенко, Э. Калленбах // Мехатроника, автоматизация, управление - 2007 : материалы Междунар. науч.-техн. конф., пос. Дивноморское, 24-29 сент. 2007 г. / Научно-исследовательский институт микропроцессорных вычислительных систем им. академика

A.B. Каляева Южного федерального университета. - Таганрог, 2007. - С. 429-431.

18. Большенко И.А. Электромагнитный привод воздушно-тактового клапана двигателя внутреннего сгорания / И.А. Большенко, A.A. Гуммель, A.C. Косарев // Сборник конкурсных работ Всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества студентов вузов «Эврика-2007», г. Новочеркасск, 19-25 ноября 2007 г. / Федеральное агентство по образованию, Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: Оникс+, 2007. - 524 с.

19. Большенко И.А. Мультимодульный быстродействующий электромагнит для клапанов газораспределительного механизма ДВС / И.А. Большенко,

B.П. Гринченков, Д.В. Батищев // Мехатроника-2008 : материалы 4 Международного научно-практического студенческого коллоквиума, г.Новочеркасск 18-20 июня 2008 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). -Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2008. - С. 35-38.

20. Большенко И.А. Мультимодульный быстродействующий электромагнит / И.А. Большенко, В.П. Гринченков, Д.В. Батищев // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2008. - Спецвып. : Проблемы мехатроники-2008 : материалы междунар. науч.-практ. коллоквиума, г. Новочеркасск, 18-20 июня 2008 г. - С. 2730.

21. Патент №2339107 РФ, МПК H01F7/14. Мультимодульный быстродействующий поляризованный двухпозиционный электромагнит с поворотным якорем / A.B. Павленко, В.П. Гринченков, И.А. Большенко, Д.В. Батищев, Э. Калленбах // Бюл. № 32. - 2009.

22. Большенко И.А. Электромагнитный привод для клапанов газораспределительного механизма двигателей внутреннего сгорания / И.А. Большенко, K.P. Гильмияров // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. — 2009. - Спецвып. : Мехатроника. Современное состояние и тенденции развития 2009 : Всероссийская науч. Школа для молодежи, г. Новочеркасск, 2-15 ноября 2009 г.-С. 5-10.

23. Патент №2374545 РФ, МПК F16K31/08. Однокатушечный быстродействующий поляризованный электромагнитный привод с прямоходовым якорем / A.B. Павленко, В.П. Гринченков, И.А. Большенко, Д.В. Батищев // Бюл. №33.-2009.

24. Свид-во о гос. Регистрации программы для ЭВМ № 2010615553 РФ. Проектный расчет электромагнитного привода / K.P. Гильмияров, A.B. Павленко,

Д.В. Батищев, A.A. Гуммель, И.А. Большенко // Зарег. в Реестре программ для ЭВМ 27.08.2010.

25. Большенко И.А. О выборе конструкции электромагнитного привода клапанов газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания / И.А. Большенко, Ю.И. Клименко // Академические фундаментальные исследования молодых ученых России и Германии в условиях глобального мира и новой культуры научных публикаций: материалы международной молодежной конференции, г. Новочеркасск, 4-5 октября 2012 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЛИК, ЮРГТУ (НПИ) 2012. - 440 с.

26. Большенко И.А. Проектирование быстродействующих поляризованных электромагнитных приводов / В.П. Гринченков, Е.В. Шевченко, И.А. Большенко // Энергонасыщенные материалы, изделия, инновационные технологии их изготовления и применения: материалы всероссийской молодежной научной школы, г.Новочеркасск, 12-13 ноября 2012 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). -Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2012. С. 78-81.

27. Большенко И.А. Расчет магнитной системы электромагнита с использованием программных пакетов Femm и Sesam / И.А. Большенко // Студенческая научная весна - 2013 : материалы региональной научно-технической конференции (конкурса научных работ) студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Ростовской области, г. Новочеркасск, 25-26 апреля 2013г. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2013. - С. 133-134.

28. Большенко И.А. Электромагнитный привод гидрораспределителя / И.А. Большенко, Д.В. Батищев // Студенческая научная весна - 2014: материалы региональной науч.-технич. конференции (конкурса науч.-технич. работ) студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Ростовской области, г. Новочеркасск, 24-25 мая 2014г. - Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2014. - 356 с.

29. Большенко И.А. Электромагнитный привод клапана ГРМ ДВС вращательного принципа действия / И.А. Большенко // Науч.-техн. конференция и выставка инновационных проектов, выполненных вузами и науч. организациями Южн. фед. округа в рамках участия в реализации ФЦП и внепрограммных мероприятий, заказчиком которых является Минобр. России: сборник матер, конф., г.Новочеркасск, 14-16 декабря 2014 г. - Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), Лик, 2014.-С. 48-50.

30. Большенко И.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.

Вклад автора в результаты работ, опубликованных в соавторстве, состоит в проведении обзора и анализа конструкций электромагнитных приводов для управления исполнительными механизмами [3,25,26]; разработке методик проектирования и математических моделей ЭМП, исследовании статических и динамических режимов их работы [1,2,22,24,5,8-10,11-20,28,30]; разработке конструкций электромагнитных приводов [15,20,6,21,23].

БОЛЬШЕНКО Ирина Александровна

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД КЛАПАНА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Автореферат

Подписано в печать 12.03.2015. Формат 60x84 '/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 46-0347.

Отпечатано в ИД «Политехник» 346400, г. Новочеркасск, ул. Первомайская, 166 idD-npi@mail.ru