BADANIA MAGNETOELEKTRYCZNEGO NAPF,:DU ZAWOR6w

Journal of Kones. Combustion Engines, VoIB, No 3-4, 2001
BADANIA MAGNETOELEKTRYCZNEGO NAPF,:DU ZAWOR6w
ROZRZ1\DU SILNlKA SPALINOWEGO
Zbigniew Kossowski
Osrodek Badawczo Rozwojowy CENARO w Lodzi
Jan Aleksander Wajand
Krzysztof Zbierski
Politechnika Lodzka
Streszczenie: W artykule opisano prototyp magnetoelektrycznego napedu zaworu rozrzadu silnika
spalinowego, za ktory autorzy otrzymali zloty i srebmy medal w 2000 roku na Miedzynarodowych
Wystawach Innowacji w Gdansku oraz w Brukseli. Przedstawiono bezsilnikowe stanowisko
badawcze oraz badania ruchu zaworu napedzanego magnetoelektrycznie. Om6wiono uklady
zasilania pradem i sterownia napedem, a takze opisanoalgorytm sterowania w ukladzie otwartym i
zamknietym ze sprzezeniem zwrotnym. Przedstawiono niekt6re wyniki badan ukazujace korzystne
wlasciwosci badanego napedu, do kt6rych nalezy zaliczyc: w przyblizeniu prostokatny przebieg
wzniosu zaworu, bezstopniowa regulacje jego skoku, swobodny dob6r chwili jego otwarcia i
zamkniecia oraz bezuderzeniowe osiadaniezaworu w gniezdzie.
1. Dzialanie i konstrukcja magnetoelektrycznego napedu
Magnetoelektryczny naped zaworu (rys.l) [1, 2], sklada sie z magnesu stalego 6,
nabiegunnikow 4 i 5, rdzenia 3, cewki 2 polaczonej z zaworem 1 oraz sprezyn 7 i 8.
Magnes staly, nabiegunniki i rdzen sit nieruchome i sluza do wytwarzania silnego pola
magnetycznego w szczelinie miedzy rdzeniem a nabiegunnikami.
Magnes staly umieszczony jest tak, ze w gornej czesci linie pola przechodza od
nabiegunnika do rdzenia, a w dolnej od rdzenia do nabiegunnika. Szczelina jest stala i musi
bye na tyle duza by mogl przesuwac sie w niej przewodnik z pradern, czyli cewka.
Ruchoma cewka umieszczona jest w tej szczelinie i oddzialuje na nia istniejace tam silne
pole. Cewka, polaczona z zaworem, podzielona jest na dwie czesci - goma i dolna nawiniete w przeciwnych kierunkach. Dzieki temu przeplyw pradu powoduje powstanie
sily 0 jednakowym zwrocie, zarowno w gornej jak i w dolnej czesci, Widoczne na
schemacie sprezyny, zastosowane w wersji prototypowej, lacza cewke z zewnetrznym
ukladem zasilania.
Rys.l. Schemat
magnetoelektrycznego
6
~_ _-.l
napedu zawor6w
1 - zaw6r, 2 ~ cewka;
3 - rdzen, 4,5 ~ nabiegunniki,
.J----.f
6 - magnes staly,
7,8 - sprezyny
R
1
304
Przeznaczone sa one do doprowadzenia pradu do ruchomej cewki, a nie do wytwarzania
sily napedowej. Posiadaja male sztywnosci i nie maja praktycznie istotnego udzialu w
zamykaniu zaworu, ale sa tak dobrane by utrzymywaly zawor w pozycji zamknietej gdy
prad nie doplywa do cewki. Dzieki temu zmniejszone jest ryzyko uderzenia tloka w
zawory w wypadku niespodziewanej przerwy w doplywie pradu do cewki, na skutek
.
niedomagania ukladu sterujacego.
Sila napedowa powstaje w wyniku oddzialywania pola magnetycznego na plynacy
w cewce prad. Poniewai: pole magnetyczne wytworzone przez magnes staly istnieje caly
czas, sila moze bye generowana natychmiast po pojawieniu sie pradu i zanika natychmiast
po jego wylaczeniu.
Dzieki rownomiememu rozkladowi pola, powstajaca podczas przeplywu pradu
elektromagnetyczna sila prawie nie zalezy od polozenia cewki. Nie rna tez scisle
okreslonych granic ruchu cewki - jest tylko okreslony obszar, w kt6rym sila osiaga
najwieksze wartosci. Praca cewki poza tym obszarem jest mozliwa, ale wytwarzana sila
stopniowo maleje. Nie rna wiec koniecznosci precyzyjnego powiazanie skoku cewki z
wymaganym skokiem zaworu, lecz nalezy zapewnic by ruch roboczy cewki odbywal sie w
tym optymalnym obszarze.
Zwrot wytwarzanej sily zalezy od kierunku przeplywu pradu, tak wiec za pornoca
jednej cewki mozna uzyskac zar6wno sil(: zamykajaca jak i otwierajaca zawor, Przyjeto
orientacyjna szerokosc szczeliny miedzy cewka a rdzeniem wynoszaca l.Smm.
Na rysunku 2 przedstawiono przekr6j oraz widok konstrukcji magnetoelektrycznego
napedu zaworu, wykonanego wedlug opisanego schematu. Pierscien magnetyczny 5,
skladajacy sie z szeregu magnes6w, ulozony jest miedzy nabiegunnikami 4 i 6. Wewnatrz,
wsp6losiowo w stosunku do nabiegunnik6w i pierscienia magnetycznego umieszczony jest
rdzen 7. W szczelinie rniedzy nabiegunnikami i rdzeniem znajduje sie ruchoma cewka 9,
nawinieta na karkasie 8. Karkas polaczony jest z uchwytem zaworu 3 i dalej z zaworem 1.
Nakretka uchwytu zaworu 2 sluzy do zacisniecia zaworu w uchwycie.
a
b
•
7
•
5
Rys. 2. Magnetoelektryczny naped zaworu
a - przekroj, b - widok
1 - zawar, 2 - nakretka uchwytu zaworu, 3 - uchwyt zaworu, 4 - nabiegunnik do/ny,
5 - pierscien magnetyczny, 6 - nabiegunnik gomy, 7 - rdzen, 8 - cewka
305
Przedstawiony naped charakteryzuje sie nastepujacymi parametrarni:
• masa czesci ruchomej czyli cewki z zaworem • 125g,
• srednica zewnetrzna rdzenia - 36,2mm,
• srednica wewnetrzna nabiegunnikow - 39,35mm,
• szczelina miedzy tworzacymi cewki i rdzenia - 1,57 mm,
• opornosc cewki - 0,32 n,
• indukcja magnetyczna - 0,8T.
2. Stanowisko badawcze
Badania prototypowego napedu zaworu przeprowadzono na stanowisku, ktorego
schemat przedstawiono na rysunku 3. W sklad stanowiska wchodza nastepujace elementy:
prototypowy naped magnetoelektryczny, podstawa mocujaca naped, czujnik polozenia,
czujnik przyspieszen, wzmacniacze czujnikow, sterowany zasilacz, sterownik
mikroprocesorowy, stabilizowany zasilacz sieciowy duzej mocy, oscyloskop cyfrowy
z pamiecia pozwalajacy na obserwacje i rejestracje przebiegu ruchu zaworu, oraz komputer
z programem umozliwiajacym zapis i przetwarzanie rejestrowanych przebiegow,
I
~
I
I
I
7
~I
I
1
I
I 8
.1
1
~?J
4
3
5/
I
n
-l
J
I
.1
10
...
I 6
,
I
~19
;--
13 I
II
.--
1
~
16
17
-
I
.
I
14
L...,.--
----.
15
I
I
I
~
I
I
I
18
I~
Rys. 3. Schemat stanawiska do badania prototypawego magnetoelektrycznego napedu
zaworu
J - naped magnetoelektryczny, 2 - zawar, 3 - czujnikprzemieszczen, 4 - czujnik
przyspieszen, 5 - podstawa elektromagnetycznego napedu, 6 - wzmacniacz, 7 - sterowany
zasilacz, 8 - mikrokontroler, 9, J0, JJ, J2 - zasilacze, J3 - wzmacniacz, J4 - przetwornik
analogowo-cyfrawy, J5 - komputer, J 6 - oscyloskop, J 7 - drukarka, J8 - programator
Tor pomiaru przemieszczen zaworu sklada sie z czujnika polozenia CW-22/100 oraz
wzmacniacza OP· 200 firmy SENSOR w Lodzi. Srednica czola czujnika wynosi 23,5mm.
W badaniach zastosowano uklad zasilania, ktorego zadaniem bylo sterowanie
kierunkiem oraz wartoscia pradu plynacego przez cewke napedu, W sklad ukladu wchodzil
stabilizowany zasilacz sieciowy duzej mocy oraz sterowany zasilacz. Na rysunku 4
przedstawiono schemat zasilacza sterowanego.
306
D~
T3
Z~
Dl
L
.T
OJ
.T
D4
/)"~\{\/'\
A
D2
Rys.4. Schemat zasilacza sterowanego
TJ.. T5 - tranzystory, DJ..D5- diody, ZS- zasilacz sieciowy, L - cewkanapedu,
sTJ..sT5 - sygnaly sterujqce
Dzialanie ukladu jest nastepujace, Tranzystory 1-4 sluzll do ustaiania kierunku pradu
przeplywajacego w cewce napedu. Zalaczenie tranzystorow T1 i T4 powoduje przeplyw
pradu w cewce od A do B i wygenerowanie sily powodujacej ruch cewki w dol, natomiast
zalaczenie tranzystorow T3 i T2 powoduje przeplyw pradu w cewce od B do A
i wygenerowanie sily powodujacej ruch cewki w gore. Moi:liwe sa jeszcze dwa inne stany:
• zalaczone sa tranzystory T2 i T4. Cewka wtedy jest zwarta i jej ruch jest hamowany,
• nie jest zalaczony zaden tranzystor. Obwod cewki jest rozwarty i na cewke nie dziala
zadna sila.
Diody sluzll do zabezpieczenia tranzystorow przed przepieciami powstajacymi w
stanach przelaczania, Tranzystor T5 sluzy do regulacji sredniej wartosci pradu, plynacego
w cewce przez zmiane wspolczynnika wypelnienia impulsow. Sygnaly sterujace
tranzystorami przychodza do ukladu zasilania ze sterownika mikroprocesorowego.
Zastosowany zasilacz sieciowy rna nastepujace parametry: napiecie wyjsciowe 0 - 32V
i prad wyj sciowy 0 - 20A.
Drugim istotnym ukladem byl uklad sterowania napedem (rys. 5), ktorego zadaniem
bylo wygenerowanie impulsow sterujacych tranzystorami ukladu zasilacza sterowanego
przedstawionego juz na rysunku 4, tak by uzyskac okreslony przebieg napiec i pradow
w cewce napedu, Ksztalt i charakter tych przebiegow zalezal od celu poszczegolnych
pomiarow, Odpowiedzi napedu na te przebiegi byly analizowane i na tej podstawie
okreslano wlasciwosci ukladu napedowego, W omawianym ukladzie sterowania
zastosowano rnikroprocesor PICI6F873 firmy Microchip. Mikroprocesor ten jest
wyposazony w pamiec reprogramowalna typu Flash. Kolejne wersje programu realizujace
okreslone przebiegi przygotowywane byly w komputerze i za pomoca programatora
wprowadzane do pamieci mikroprocesora.
307
7
4
5
v
1
2
3
6
Rys. 5. Schemat ukladu sterowania napedem
1 - mikroprocesor, 2 - zasilacz sterowany, 3 -1U1]Jf.d, 4komputer PC.
5 - nroeramator. 6 - zasilacz. 7 - uklad zadawania czawJw faz
3. Algorytm sterowania napedem
Rozpatrzono dwa algorytmy sterowania napedem, a mianowicie:
• sterowanie w ukladzie otwartym, to znaczy zadawany byl okreslony przebieg
napiecia (lub pradu) w funkcji czasu przy zalozeniu, ze odpowiada temu reakcja
ukladu
w postaci okreslonego przyspieszenia i predkosci, a zatem i przesuniecia zaworu,
• sterowanie w ukladzie zamknietym ze sprzezeniem zwrotnym, to znaczy ze
sprzezeniem sygnalem z czujnika polozenia lub sygnalem predkosci, a scisle]
napieciem indukowanym w przesuwajacej sie cewce w polu magnetycznym.
Napiecie na cewce jest rowne sumie spadku napiecia na opornosci cewki i napiecia
indukowanego w cewce w wyniku jej ruchu. Sledzac wartosc napiecia i pradu oraz znajac
opornosc cewki mozna dose doldadnie obliczyc predkosc cewki i zaworu, a zatem i jej
polozenie. Nie jest w tym rozwiazaniu konieczny dodatkowy czujnik. Wymagany jest
natomiast pomiar napiecia i pradu lub tylko jednej z tych wielkosci przy zalozeniu, ze
druga jest stala oraz odpowiednio rozbudowany uklad i program, obliczaj acy na tej
podstawie polozenie zaworu. Sprawdzanie aktualnej wartosci opornosci cewki moze bye
dokonywane na poczatku kazdego z cykli ruchu zaworu, gdy predkosc zaworu jest jeszcze
bardzo
mala
i cale przylozone napiecie jest rowne spadkowi na opornosci, Tak wiec zmiany opomosci
powodowane np. zmianami temperatury, moga bye natychmiast uwzgledniane
w obliczeniach.
W celu poznania wlasciwosci napedu wystarczajace jest sterowanie w ukladzie
otwartym. Dopiero na podstawie tych doswiadczen mozna bedzie w przyszlosci tworzyc
algorytmy sterowania dla pracy w ukladzie zamknietym w rzeczywistym silniku.
Rozwazono 3 przypadki sterowania napedem w ukladzie otwartym.
Wad sterowania wymusza okreslony prad. Mega bye wygenerowane tylko dwie
wartosci pradu J = +10 oraz J = -Jo.
W pierwszym okresie otwierania zaworu przez cewke przeplywa prad +J o. Powoduje on
rozpedzanie zaworu w kierunku otwierania. Nastepnie wymuszany jest prad -Jo dla
1.
308
wyhamowania zaworu. Utrzymanie przez pewien okres czasu zaworu w pozycji otwartej
nie wymaga zasilania. Zamykanie zaworu tez sklada sie z dwu okresow. W pierwszym
okresie zamykania zaworu przeplywa prad -10. Powoduje on rozpedzanie zaworu w
kierunku zamykania. Nastepnie podawany jest prad +Jo hamujacy zawar do koncowej
predkosci bliskiej zeru, dzieki czemu uzyskuje sie .miekkie osiadanie" zaworu.
II.
Uldad sterowania wymusza okreslone napiecia, Moga bye wygenerowane tylko
dwie wartosci napiecia V = +Vo oraz V = -Vo.
Naped bylby zasilany napieciem stalym co do wartosci, a zmiennym co do polaryzacji
w zaleznosci od tego czy zawar bedzie rozpedzany czy hamowany. Prad plynacy przez
cewke bedzie malal w miare rozpedzania zaworu, gdyz indukowana sila E bedzie sie
zwiekszala, natomiast roznica V-E bedzie malala. Po odwroceniu polaryzacji napiecia V i
przejsciu
w faze hamowania powstaje sytuacja odwrotna. Sila e1ektromotoryczna E bedzie teraz
zgodna z napieciem zasilania i bedzie sie do niego dodawala, w wyniku czego prad J
bedzie wiekszy niz przy nieruchomym napedzie. Jednak w miare wyhamowywania sila E
bedzie malala i prad tez bedzie sie zmniejszal, Odpowiednio do zmian pradu bedzie
zmienialo sie przyspieszenie napedu.
III.
Uklad sterowania wymusza okreslone napiecie lub zwiera cewke. Moga bye
wygenerowane trzy wartosci napiecia V = +Vo, V = -Vo,V = o.
Efekt wytwarzania sily elektromotorycznej w ruchomej cewce mozna wykorzystac do
hamowania jej ruchu. Zwarcie poruszajacej sie cewki spowoduje przeplyw w niej pradu,
ktory bedzie wytwarzal sit~ hamujaca, Sila ta bedzie mniejsza niz w poprzednim
przypadku
i efekt ten moze zostac wykorzystany dla ograniczenia maksymalnej wartosci opoznienia,
Przejscie z napiecia dodatniego do ujemnego lub z ujemnego do dodatniego nastepuje
przez chwilowe podanie napiecia V=O. Taka sekwencja napiec powoduje zmniejszenie
maksymalnych chwilowych wartosci pradow w cewce (i w ukladzie zasilania). Wymaga
jednak zastosowania troche wyzszych napiec zasilajacych dla uzyskania tych samych
czasow przelaczania zaworow.
Rysunek 6 pokazuje graficzna ilustracje, przykladowo dla pierwszego przypadku, na
wielkosciach og61nych dla wyjasnienia zjawiska. Przedstawione sa na nim teoretyczne
przebiegi przyspieszenia, predkosci i drogi zaworu oraz napiecia i pradu w funkcji czasu.
-lL--I
a--.JI--_Ii
J
i
i
,
'r---___
li~
I~j
.
I--_L....-----+•
i~i
/-~-~.
to
•
:
•
t
ts
Rys. 6. Teoretyczne przebiegi wzniosuzaworu - h•. predkosci - v. przyspieszenia - a
prqdu - J, wzaleznosct ad czasu- t dla I wersji
309
Pozostale symbole na rysunku 6 oznaczaja:
to - poczatek fazy otwierania zaworu - podanie pradu powodujacego powstanie sily
otwierajacej zaw6r,
tl - poczatek hamowania zaworu - zmiana kierunku pradu w cewce napedu,
t2 - zatrzymanie zaworu w pozycji otwartej - wylllczenie pradu,
t3 - poczatek fazy zamykania zaworu - podanie pradu powodujacego powstanie sily
zamykajacej zaw6r,
4 - poczatek hamowania zaworu - zmiana kierunku pradu w cewce napedu,
ts - zatrzymanie zaworu w pozycji zamknietej - wylaczenie pradu.
Wersja I jest najkorzystniejsza z punktu widzenia dynamiki ukladu poniewaz daje stale
i najmniejsze sily obciazajace uklad, Tille ilosc ciepla wydzielana w cewce jest
najmniejsza. Jednak elektroniczny uklad zasilajacy musi bye odpowiednio rozbudowany
by zapewnic stala wartosc pradu niezaleznie od predkosci cewki np. poprzez
wygenerowanie odpowiedniego przebiegu napiecia zasilajacego, lub przez zasilanie
impulsowe 0 odpowiednio zmieniajacym sie wsp6lczynniku wypelnienia.
Wersja II jest najprostsza z punktu widzenia sterowania elektronicznego. Zaklada
zasilanie ukladu stalym napieciem bez koniecznosci kontroli pradu cewki. Jednak
obciazenia mechaniczne jak i Hoseciepla wydzielanego w cewce Sll wieksze niz w wersji I.
Wersja III bedaca modyfikacja wersji II jest tez prosta elektronicznie. Mechaniczne jak
i termiczne obciazenia sa korzystniejsze niz w wersji II lecz nie tak dobre jak w wersji I.
4. Wyniki badan
D1a realizacji pozadanych przebiegow wzniosu zaworu przygotowano i wpisano do
pamieci procesora program realizujacy nastepujacy cykl pracy zaworu przedstawiony na
rysunku 7:
,,
START
sTt
sT2
sT3
sT4
I
I
,
I
I
i
i
i
I
i
i
,
,
,,
I
~
I
I
l-
I
I
I
I
i
I
I
I
I
~
b
4
4
t-
t
~
Rys. 7. Przebieg sygnalow na wyjsciach procesora sterujqcych tranzystorami Tl-T4. START sygnal sterujqcy wejsciowy inicjujqcy cykl, sTl - sygnal sterujqcy tranzystorem Tl, sT2sygnal sterujqcy tranzystorem n, sT3 - sygnal sterujqcy tranzystorem TB, sT4 - sygnal
sterujqcy tranzystorem T4
Pozostale symbole oznaczaja:
to - poczatek cyklu - zalaczenie tranzystor6w II i T4,
ti - wylaczenie II i T4 i zalaczenie T2 i T3,
310
12 - wylaczenie T3 i zalaczenie T4,
ts - wylaczenie T4 i zalaczenie T3,
4 - wylaczenie T3 i zalaczenie T4,
t5 - wylaczenie T4 i TI.
W oparciu ° przedstawiony cykl zrealizowano, na opisanym stanowisku,. szereg
przebiegow, stopniowo zwiekszajac dopuszczalny maksymalny prad sterujacy.
Kazdorazowa zrniana pradu powodowala koniecznosczmiany czasow poszczegolnych faz.
Ponii:ej przykladowo pokazano najistotniejsze wyniki. I tak na rysunku 8 pokazano
przebiegi ilustrujace mozliwosc wplywania pradem sterujacym i czasem utrzymania na
ksztalt przebiegu otwarcia zaworu i wartosc bezwymiarowego wskaznika wypelnienia
przebiegu W, zas na rysunku 9 przebiegi pradu i ruchu zaworu dla roznych jego skokow,
o
20
10
30
40
60
50
70
! ~.
:
:
!
2
\\'.
~'\
ill! !
'I! !
!,:'
"Il
. "i
!, i
a
.
, '\"
~\"
11",
4
:
!:
'\"
ltt
:
7
hz::
]
[rum)
:,
:
::
:,
J
:
I ,
,, :
• '"
.,,'
!',i
,,:
qI •
l
l'
:I,.,
1\'.
:., \
:I,.
,\"
.
:.
\\\
\
,
i ' ,i
'\'e'
,
.
,
,
:
::
,. , "i
""
:
6
i:1i.
:.,.
i\,'
i:
:
"I;
'\"
,\"e
:.,',
\
"
.
\\'
:.',~d
','
5
t
fi:
,.
,] :\'I"~
1'",
:
..
.:j
1
3
[ms)
\
',!
.
,.' ,,,!:.
,.
•
\
\
i
•
.\
I
I
.
"
.,.
I
/
,
._ ......:_"..-"rr
~
"'~"
•••• . .......~-:..:......'-..i!I!.,"-!
...!!,!!
...~
••=~._
...'
. I :
',:
~
"t
If
:
.
J/
{.,
,
Rys. 8. Wplyw prqdu sterowania na ksztalt przebiegu otwarcia zaworu
a _prqd sterowania 2,2A, b - prqd sterowania 6A, c - prqd sterowania lOA, d - prqd
sterowania l8A, e - prqd sterowania 2lA
311
J(A]
: ,,
:
30
,,
20
10
,,i
,
o
0:
:•
0
,,
:
,,
a
J [A]
3iO
:
J
,:
:
0
01
2~
t
(
...
,,
,,
:
C
20
10
o ,
0'
s
:
,,
,
,,:
...
2~
[DIS]
o
L
2~
t
,,
30
,,
,
:,
10
i,
I~
i
20
10
,,
:,,
2 ,
)!,
J(A]
,,
10
,,,
,,
,,
,
:,,
,
,
0 ,
1,
2
J [A]
30
~
,:
(DIS]
i
(
b
0
I~
10
,,
20
,i
,
i5
,,
,,
o
:
,
:
d
i
,i
10
15
:
,,,
:
:
:,
,
:20
:
,,
.
2~
2
:,
[DIS]
O"":'~~--+-----l--~'----ol--:"'+
,,
,,
t
,,
,,
,
2
3
3
4
4
~
~
[DIS]
t
h.[
!,,
:,
,:,
:,
6
7
J[A]
,
:
30
20
,,
,e
:
,
,,
,
,,
h,[
!
i
10
o
,
,,
o
I~
20
25
3
4
4
5
s
6
7
15
2
3
6
f
t
20
o r+......---f---+---+---+-~..:-.:
2
10
(DIS]
:
o
5
7
hJmm]
hJmm],
Rys. 9. Przebiegi prqdu i ruchu zaworu w funkcji czasu dla roznych skokow zaworu h;
a - skokzaworu 2mm, b - skokzaworu 3,2mm, c- skokzaworu 4,8mm, d - skokzaworu 6mm,
e - skok zaworu 7mm, f - nalozone na siebie przebiegi dla romych skokow zaworu
312
5. Podsumowanie
Na podstawie przeprowadzonych badan magnetoelektrycznego napedu mozna
wyciagnac nastepujace wnioski:
1. Magnetoelektryczny naped zaworu daje calkowicie plynne sterowanie zaworem,
a w szczegolnosci urnozliwia:
•
uzyskanie przebiegow wzniosu zaworow
0
roznych zarysach zblizonych do
prostokata,
•
•
•
2.
3.
4.
5.
uzyskanie roznych wznicsow zaworow niezaleznie od predkosci obrotowej
i obciazenia silnika,
swobodny dobor chwili otwarcia i zamkniecia zaworow,
bezuderzeniowe osiadanie zaworow w gniazdach.
Wzrost pradu sterujacego powoduje zwiekszona predkosc dzialania napedu
i uzyskanie bardziej prostokatnego przebiegu, a zatem i wiekszego wspolczynnika
wypelnienia W. Wzrost pradu oznacza jednak koniecznosc zwiekszenia mocy
potrzebnej do napedu zaworu, a takze wieksze wydzielanie ciepla w cewce.
Minimalny czas pelnego cyklu otwarcia i zamkniecia zaworu przy jego skoku
wynoszacym 7 mm i pradzie sterujacym rownym 21 A wynosi 17ms, co odpowiada
warunkom pracy w silnika z prC;)dkosciIl2400-2600 obr/min.
Zwiekszenie pradu sterujacego do zakladanej wstepnie wartosci 40-50A spowoduje
skrocenie czasu pelnego cyklu otwarcia i zamkniecia zaworu do okolo toms, co
bedzie odpowiadalo warunkom pracy silnika z predkoscia obrotowa okolo 4500
obr/min.
Istnieja realne mozliwosci zastosowania,
w niedalekiej
przyszlosoi,
magnetoelektrycznego napedu zaworow w silnikach spalinowych. Wymagac to
oczywiscie bedzie miniaturyzacji napedu i wysokich technologii wykonania
poszczegolnych jego elementow, a w szczegolnosci ruchomych cewek polaczonych
z zaworarm,
Prace wykonano w ramach projektu badawczego Nr 9Tl2 D 020 18, finansowanego przez
Komitet Badan Naukowych w Warszawie.
Literatura
I. Kossowski Zb., Wajand J.A., Zbierski K.: Bezkrzywkowe napedzanie zaworow
rozrzadu tlokowego silnika spalinowego Journal of Kones Internal Combustion
Engines. Kones 2000, Naleczow 2000.
2. Kossowski Zb., Wajand J. A., Zbierski K.: Uklad napedu zaworow tlokowego
silnika spalinowego. www.targi.gda.!!!
COMBUSTION ENGINE MAGNETOELECTRIC VALVE DRIVE
EXAMINATION
Sumnwry. Prototype of magnetoelectric valvedrive is described in the lecture. The prototype was
awarded with gold medal on International Exhibition ofInventions in Gdansk 2000 and with silver
medal on the World Exhibition of Invention, Research and Industrial Innovation in Brussels in
2000. Engineless test rig is presented, in which magnetoelectric valve drive motion parameters
were investigated. Control and supply system and algorithms for open and closed loop control are
described. Some results are displayed showing good features of the drive, such as nearly
rectangular valve lift profile, stepless lift regulation, free valveopening and closingmomentchoice
and soft valvelanding.
313