Усовершенствование методов проектирования электромагнитных исполнительных механизмов и их разработка для электронных систем управления транспортным дизелем

• Автор: Овчинников, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Принятые сокращения.

Введение

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования

1.1. Основные направления совершенствования автомобильных дизельных двигателей

1.2. Анализ исполнительных механизмов электронных систем управления дизелем.

1.3. Последовательность проектирования электромагнитных исполнительных механизмов

1.4. Методы статического расчета магнитных систем.

1.4.1. Аналитические методы

1.4.2. Графоаналитические методы

1.4.3. Численные методы

1.5. Методы расчета динамических параметров исполнительных механизмов.
1.6. Выводы к первой главе
2. Проектирование электромагнитных исполнительных механизмов.
2.1. Проектирование электромагнитных исполнительных механизмов
по САОСАЕтехиологии
2.2. Методика расчета магнитных систем с применением метода конечных элементов.
2.3. Динамическая модель ИМ.
2.4. Методы позиционирования выходного звена электромагнитных исполнительных механизмов
2.5. Выводы ко второй главе.
3. Электромагнитные исполнительные механизмы для ЭСУ автомобильных дизелей варианты разработок.
3.1. Поворотный ИМ
3.1.1. Определение требуемых параметров ИМ.
3.1.2. Анализ применимости различных типов поворотных ИМ для привода рейки ТНВД.
3.1.3. Разработка конечноэлементной модели магнитной системы
3.1.4. Параметрический анализ конструкции
3.1.5. Расчетное исследование динамических характеристик
3.2. Линейный ИМ.
3.2.1. Определение требуемых параметров.
3.2.2. Создание конечноэлементной модели магнитной системы
3.2.3. Параметрический анализ конструкции.
3.3. Выводы к третьей главе
4. Верификация методики.
4.1. Оборудование для статических испытаний
4.2. Подготовка объектов к испытаниям
4.2.1. Подготовка поворотного ИМ
4.3. Оценка точности статической модели
4.3.1. Анализ ТХ поворотного ИМ.
4.3.2. Анализ статических характеристик линейного ИМ
4.4. Измерительный комплекс для динамических испытаний.
4.5. Оценка точности динамической модели.
4.5.1. Анализ динамических характеристик поворотного ИМ.
4.6. Выводы к четвертой главе
Выводы.
Список литературы


Для этих регуляторов фирма разрабатывала исполнительные устройства на базе элекгрогидравлического сервомеханизма с гибкой обратной связью, который является астатическим (интегрирующим). В системах «Dina» фирмы «Barbara Kolmann» используются электрические ИМ с широтно-импульсным управлением, представляющие собой силовые электромагниты с поступательно перемещающимся якорем. Пропорциональность ИМ обеспечивается за счет применения электрической обратной связи по положению якоря. В электронных регуляторах фирмы «American BOSCH» (США) также используются электромагнитные ИМ. Фирмой STL (Дания) выпускался электронный регулятор с ИМ на базе электродвигателя. Обзор зарубежной прессы показывает, что электронные регуляторы имеют электрогидравлические, электромагнитные ИМ, ИМ с электродвигателем, с сельсином, с шаговым двигателем, с электромагнитными муфтами []. ИУ предназначены для осуществления управляющего воздействия в соответствии с сигналом командной информации, подаваемым от управляющего устройства на вход ИУ. Место ИУ в типовой структуре СУ каким-либо процессом показано на рис. Рис. ИУ состоят из двух основных функциональных блоков: регулирующего органа (РО), непосредственно воздействующего на объект управления изменением количества подаваемого вещества или энергии, и исполнительного механизма (ИМ), предназначенного для управления РО в соответствии с командной информацией, получаемой от управляющего устройства []. От параметров ИУ - точности, надежности и правильности его выбора зависят качество, устойчивость, работоспособность и технико-экономические показатели системы в целом. Если ИУ по своим параметрам не соответствует другим элементам системы, то оно резко снижает возможности, заложенные в данной системе []. Применительно к ЭСУ частотой вращения дизеля с традиционной ТА в регулирующим органом является рейка ТНВД, а в качестве ИМ - устройство для ее привода и позиционирования. В случае ЭСУ частотой вращения и моментом впрыска топлива дизеля с аккумуляторной системой, наосос-форсунками, или индивидуальными топливными насосами регулирующим органом является клапан в линии высокого давления системы топливоподачи, а его ИМ - быстродействующий привод клапана. В зависимости от типа используемой энергии ИМ делятся на: механические, гидравлические, пневматические и электрические (рис. Рис. ДВС в поступательное или вращательное движение рабочего органа. Примером в этом случае может служить муфта регулятора частоты вращения дизеля, которая воспринимает усилие грузов (чувствительный элемент частоты вращения) и передает его с помощью рычажной системы на рейку топливного насоса []. Гидравлические и пневматические ИМ используют сходные принципы по преобразованию и регулированию энергии []. Гидравлические и пневматические автоматические системы чаще всего строятся на принципах гидростатических и пневмостатических преобразователей энергии. Они выполняют перемещения, преобразуя энергию давления среды в механическую работу и наоборот. В противоположность им, гидродинамические преобразователи работают по принципу преобразования энергии потока (кинетической энергии движущейся среды) в механическую работу. Электрические ИМ классифицируются по типу преобразования энергии (рис. Энергия, получаемая от источника, преобразуется в энергию магнитного или электрического поля, или превращается в тепло. Принцип получения воздействующей силы, определяемый этими формами энергии, основан на использовании силовых полей или некоторых специфических характеристик материалов. ИМ также принадлежат к этой категории []. Действие ЭИМ базируется на принципе взаимного притяжения магнитомягких ферромагнетиков в магнитном поле (рис. Электромагнитные ИМ оснащаются только одной катушкой, создающей поле и потребляющей энергию, идущую на преобразование. Для повышения индуктивности катушка оснащена сердечником из электротехнической стали. Однако, поскольку сила пропорциональна квадрату магнитной индукции [], устройство работает только в одном направлении, поэтому требуется возвратный элемент (пружина или второй ЭМ). Рис.