مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

تخمین میدان مغناطیسی دامپ ولو توربوشارژ از طریق اندازه گیری آکوستیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 عضو هیئت‌علمی، گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
چکیده
دستیابی به اندازه­ گیری‌‎های دقیق سرعت چرخش توربوشارژر یک وظیفه کلیدی برای دست­یابی به عملکرد خوب کنترل پیشرانه در موتورهای احتراقی توربوشارژ است. با این حال، دسترسی مستقیم به قسمت‌های چرخان توربوشارژر نیاز به سنسورهای گران قیمتی دارد که مشکلات قابل اطمینان طولانی‌مدت را ارائه می‌کنند. این تجزیه و تحلیل شامل شبیه ­سازی‌‎های عددی همراه با آزمایش ­­های تجربی، اثرات متقابل بین پارامترهای کلیدی بر روی نیروی الکترومغناطیسی بر اساس روش سطح پاسخ  به منظور بهینه‌سازی و بهبود طراحی شیربرقی سرعت بالا طراحی شده است. مدل شبیه سازی عددی شیربرقی سرعت بالا در محیط Ansoft Maxwell  توسعه یافته است و صحت آن با آزمایش ­های تجربی تأیید شده است مدل سطح پاسخ نیروی الکترومغناطیسی به منظور تجزیه و تحلیل اثر متقابل بین پارامترهای اصلی استفاده شده است. نتیجه گرفته شد که شش فاکتور متقابل شامل فاصله هوایی با شعاع آرمیچر، جریان محرک با ضخامت آرمیچر، دور سیم پیچ با شعاع قطب جانبی، ضخامت آرمیچر با شعاع آن، ضخامت آرمیچر با شعاع قطب جانبی و شعاع آرمیچر با شعاع قطب جانبی دارای تأثیر قابل توجهی بر نیروی الکترومغناطیسی دارد. علاوه ­بر این، این بار محاسباتی متوسطی را نشان می‌دهد که به طور مستقیم در واحدهای کنترل موتور تجاری (ECU) بدون نیاز به سخت افزار محاسباتی اضافی قابل پیاده سازی است. ارزیابی‌‎های تجربی گزارش شده نشان می‌دهد که دقت برآورد در تمام رژیم‌‎های سرعت چرخشی مجاز عالی است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Estimating the magnetic field of dump valve turbocharger through acoustic measurement

نویسندگان English

Amirhossein Rezaeian 1
Zahra Poolaei 2
1 PhD Candidate, Department of Mechanical Engineering, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Faculty Member, Department of Mechanical Engineering, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

Achieving accurate measurements of turbocharger rotation speed is a key task to achieve good propulsion control performance in turbocharged combustion engines. However, direct access to turbocharged rotating parts requires expensive sensors that present reliable long-term problems. This analysis includes numerical simulations with laboratory experiments, interactions between key parameters on the electromagnetic force based on the response surface methodology designed to optimize and improve the design of high-speed solenoid valve (HSV). The effect of change in core structure, coil structure, armature structure, air gap and actuator current on HSV electromagnetic force has been analyzed through a simulation model. Optimal matching values between coil and side pole radius, armature thickness and side pole radius; The armature radius and the lateral pole radius are also determined. The design core is shown with an adaptive discrete-time frequency (FLL) non-linear frequency lock loop filter, which is properly designed to extract the useful frequency content from the obtained audio signal. In addition, it shows a moderate computational load that can be implemented directly in commercial engine control units (ECUs) without the need for additional computing hardware. Reported experimental evaluations show that the estimation accuracy is excellent in all permissible rotational speed regimes.

کلیدواژه‌ها English

Turbocharger
Dump Valve
Turbo Speed Estimator
Acoustic
[1] Mulemane A, Han JS, Lu PH, Yoon SJ, Lai MC. Modeling dynamic behavior of diesel fuel injection systems. SAE Technical Paper; 2004 Mar 8. doi: 10.4271/2004-01-0536
[2] Qiu T, Liu XH, Liu FS, Yu L. The study for cam profile design of EUP. Transactions of CSICE. 2008;26(5):476-9.
[3] Cantore G, Mattarelli E, Boretti AA. Experimental and theoretical analysis of a diesel fuel injection system. SAE transactions. 1999 Jan 1:232-42. doi: 10.4271/1999-01-0199
[4] Liyun F, Yuanxian Z, Xiuzhen M, Bingqi T, Enzhe S, Wenhui L. Quantitative analysis on cycle fuel injection quantity fluctuation of diesel engine electronic in-line pump system. SAE Technical Paper; 2010 Apr 12. doi: 10.4271/2010-01-0875
[5] Bottauscio O, Chiampi M, Manzin A. Different finite-element approaches for electromechanical dynamics. IEEE Transactions on Magnetics. 2004 Mar;40(2):541-4. doi: 10.1109/TMAG.2004.825332
[6] Huber B, Ulbrich H. Modeling and experimental validation of the solenoid valve of a common rail diesel injector. SAE Technical Paper; 2014 Apr 1. doi: 10.4271/2014-01-0195
[7] Angadi SV, Jackson RL, Choe SY, Flowers GT, Suhling JC, Chang YK, Ham JK. Reliability and life study of hydraulic solenoid valve. Part 1: A multi-physics finite element model. Engineering Failure Analysis. 2009 Apr 1;16(3):874-87. doi: 10.1016/j.engfailanal.2008.08.011
 [8] Angadi SV, Jackson RL, Choe SY, Flowers GT, Suhling JC, Chang YK, Ham JK, Bae JI. Reliability and life study of hydraulic solenoid valve. Part 2: Experimental study. Engineering Failure Analysis. 2009 Apr 1;16(3):944-63. doi: 10.1016/j.engfailanal.2008.08.012
[9] Zhang JG, Chen B, Wang ZG, Cui KR. Experimental research on performance of great flow rate and high speed solenoid valve used for electronically controlled diesel engine. Transactions of Chinese Society for Internal Combustion Engines. 2003 May;21(3):252-6. doi: 10.1016/j.enconman.2010.12.032
[10] Eidi H, Zohourkari I. The use of magnetic field to reduce the spring back in bending of aluminum sheet 1050. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2024 Mar 21. doi: 10.22034/ijme.2024.434812.1912
[11] Rezaee V, Sadeghi MH, Hashemi SP. Optimization of the Lorentz force in an electromagnetic pump by the surface response method with numerical solution of Maxwell equations in three dimensions and comparison with experimental results. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2021 Nov 22;8(9):14-22. [In Persian]
[12] Norouzi Sahraei H, Karami Nezhad K, Kahrobaee S, Kashefi M, Ahadi Akhlaghi I, Ahadi Akhlaghi E. Nondestructive detection of Microstructural Changes due to the Grinding Burn Using Electromagnetic Probes. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2021 May 22;8(3):9-19. [In Persian]
[13] Hashemi P, Sadeghi MH, Rezaee V. Design and fabrication of electromagnetic arrayed flow meter to measure velocity profiles in a rectangular channel. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2022 Mar 16;8(12):21-33. [In Persian]
[14] Fan L, Long W, Zhu Y, Xue Y. A characteristic study of electronic in-line pump system for diesel engines. SAE Technical Paper; 2008 Apr 14. doi: 10.4271/2008-01-0943
[15] Box GE, Wilson KB. On the experimental attainment of optimum conditions. InBreakthroughs in statistics: methodology and distribution 1992 (pp. 270-310). New York, NY: Springer New York. doi: 10.1007/978-1-4612-4380-9_23
[16] Jin R, Chen W, Sudjianto A. An efficient algorithm for constructing optimal design of computer experiments. Journal of statistical planning and inference. 2005 Sep 1;134(1):268-87. doi: 10.1016/j.jspi.2004.02.014
[17] Eriksson L, Andersson PL, Johansson E, Tysklind M. Megavariate analysis of environmental QSAR data. Part I–A basic framework founded on principal component analysis (PCA), partial least squares (PLS), and statistical molecular design (SMD). Molecular diversity. 2006 May;10:169-86. doi: 10.1007/s11030-006-9024-6
[18] Sacks J, Welch WJ, Mitchell TJ, Wynn HP. Design and analysis of computer experiments. Statistical Science. 1989 Nov;4(4):409-35. doi: 10.1214/ss/1177012413