Повышение быстродействия и энергоэкономичности микроэлектронных систем управления подачей жидкого и газообразного топлива в цилиндры среднеоборотных дизелей

• Автор: Ахтырский, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Коломна
• Количество страниц: 142 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Основные сокращения и условные обозначения
Введение
Глава 1. Анализ возможностей микроэлектронного управления в системах
топливоподачи дизелей
1.1. Микроэлектронное управление впрыскиванием в аккумуляторных системах
подачи топлива
1.2. Микроэлектронное управление впрыскиванием в топливных системах типа Ритр-Ріре-Мог-Ле
1.3. Микроэлектронное управление впрыскиванием в топливных системах
с насос-форсунками
1.4. Опыт исследования электронных систем подачи жидкого топлива среднеоборотных дизелей
1.5. Микроэлектронное управление в системах подачи топлива газовых и газодизельных двигателей
1.6. Электромеханические преобразователи электронных систем
топливоподачи дизелей
1.7 Выводы
Глава 2. Анализ существующих устройств управления электромагнитным приводом
и разработка оптимальной конструкции блока силовых ключей
2.1. Состав микроэлектронной системы управления топливоподачей
2.2. Основные требования, предъявляемые к схеме блока силовых ключей
2.3. Сравнительный литературный анализ существующих схем блока силовых ключей
2.4. Оптимизация конструкции силового ключа для управления быстродействующими электромагнитами топливной аппаратуры
2.4.1. Пояумостоеая схема с рекуперативным размагничиванием
2.4.2. Минимизация рассеиваемой мощности схемой блока силовых ключей
2.4.3. Оптимизация длительностей ступеней командного сигнала при управлении электромагнитными клапанами подачи газового топлива
2.4.4. Исследование возможности снижения ударных нагрузок дозирующего
электромагнитного клапана топливной аппаратуры
2.5 Выводы
Глава 3. Математическая модель электромагнитного привода затвора топливной
аппаратуры дизелей
3.1. Обзор существующих методик расчета электромагнитного привода
3.2. Расчетные схемы электромагнитного привода и блока силовых ключей
3.3. Этап формирования намагничивающего тока
3.4. Этап формирования удерживающего тока
3.5. Этап формирования размагничивающего тока
3.6. Сравнительный анализ моделирования различных схем
блока силовых ключей
3.7 Выводы
Глава 4. Стендовые испытания микроэлектронной системы
управления топливоподачей
4.1. Микроэлектронная система фазированного управления подачей газового топлива
в цилиндры дизеля
4.2. Стенд для проведения испытаний
4.3. Устройство для регистрации процесса перемещения якоря электромагнита
4.4. Исследование возможности оптимизации микроэлектронного управления
4.4.1. Определение рациональной длительности форсирующего импульса
4.4.2. Определение рациональной длительности и скважности следования удерживающих импульсов
4.4.3. Определение рациональной длительности размагничивающего импульса
4.4.4. Определение параметров источника питания
4.5 Выводы
Основные результаты и выводы
Литература
Приложение
Приложение

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЭК - электромагнитный клапан;
ФЭП - форсунка с электромагнитным приводом;
ТНВД - топливный насос высокого давления;
МК - микроконтроллер;
БСК - блок силовых ключей;
ФКИ - формирователь командных сигналов;
УРП - устройство для регистрации перемещения якоря;
СФПГ - система фазированного управления подачей газа;
КС - командный сигнал;
НИ - намагничивающий импульс;
РИ - размагничивающий импульс;
Р - формирователь импульсов;
1ф - длительность форсирующего импульса;
1уД - длительность удерживающих импульсов;
ТуД - период следования удерживающих импульсов;
О - скважность следования удерживающих импульсов; гр - длительность размагничивающего импульса;
1,Р| - время трогания якоря при отпирании;
1ф2 - время трогания якоря при запирании;
1ДВ| - время движения якоря при отпирании;
Ьв2 - время движения якоря при запирании;
1ср1 - время срабатывания якоря при отпирании;
1ср2 - время срабатывания якоря при запирании;
{ф - форсирующий ток;
1уд - удерживающий ток;
1Р - размагничивающий ток;
Ь.1 ток в обмотке электромагнита;
1-/_ напряжение на обмотке электромагнита,

Анализ условий работы электромагнитного привода затвора клапанов показал, что в некоторых конструкциях топливной аппаратуры электромагниты испытываю і значительные механические нагрузки, поскольку магнитопровод используется для передачи сил, уплотняющих стыки прецизионных деталей. Поэтому не всегда удается применить шихтованный магнитопровод ввиду его низкой прочности. Кроме того, экспериментальные исследования показали, что наименьшие габариты при одинаковых тяговых силах имеет электромагнит, магнитопровод которого выполнен из электротехнического сплава с индукцией насыщения вплоть до 2.2...2.4 Тл. Такая индукция пока что недостижима для холоднокатаных электротехнических материалов, применяемых при производстве шихтованных и ленточных сердечников.
Существенное повышение быстродействия, стабильности и четкое I il Ііріі срабатывании электромагнита (без существенного увеличения рассеиваемой мощности) достигается за счет рациональной формы управляющего сигнала [32.54]. Как показали экспериментальные исследования, применительно к быстродействующему электромагниту привода затвора клапана, идеализированный импульс намагничивающего тока целесообразно составить из трех частей: форсирующей Ц, удерживающей ty:, и размагничивающей tp (рис. 2.16). Форсирующая ступень тока обычно имеет амплитуду, измеряемую десятками ампер. Длительность форсирующей ступени не превышает времени срабатывания электромагнита. Скорость нарастания форсирующего тока должна быть предельно высокой. Удерживающая ступень, с целью уменьшения рассеиваемой мощности, имеет сравнительно малую амплитуду (единицы ампер), достаточную только для надежного удерживания затвора в открытом состоянии. Длительность удерживающей ступени устанавливается в соответствии с заданным временем открытого состояния клапана. Длительность управляющего импульса определяется суммарной длительностью форсирующей и удерживающей ступеней. Размагничивающая ступень всегда следует непосредственно за управляющей. Она повышает быстродействие электромагнитного привода при отпадании якоря, уменьшая действие вихревых токов и преодолевая «залипание» якоря, особенно в электромагнитах с нешихтованным магнитопроводом. Амплитуду и длительность размагничивающей ступени наиболее достоверно определить