Delist.ru

Совершенствование управление зажиганием на режимах разгона двигателя (21.01.2013)

Автор: Дубинин Анатолий Иванович

Объектом исследования являлись двигатели ЗИЛ (8Ч 10,5/10,8), ВАЗ (4Ч 8,2/7,6 и 4Ч 8,2/7,1), ЗМЗ (4Ч 9,2/8,6), а также математическая модель двигателя 8Ч 10,5/10,8.

Предмет исследования – управление зажиганием автомобильного двигателя на режимах разгона.

Методы исследования. Исследования выполнялись на двигателях, установленных на моторных стендах, в том числе на автоматизированном моделирующем стенде, позволяющем воспроизводить условия работы двигателя на автомобиле при его разгоне с переключением передач. При испытаниях применялись методы статистического моделирования и математические методы оптимизации.

Достоверность результатов обеспечивалась высокой степенью воспроизводимости условий работы двигателей на стендах, многократным повторением испытаний и использованием статистических методов анализа данных и построения модели.

Научная новизна. Оценены возможности и выявлены факторы, определяющие эффективность применения микропроцессорного управления зажиганием на режимах разгона двигателя. Получена статистическая математическая модель двигателя для оптимизации управления на режимах разгона. Разработаны методики практического поиска оптимального управления зажиганием на режимах разгона. Разработан способ диагностирования пропусков сгорания в цилиндрах двигателя.

Практическая ценность. Разработаны и созданы элементы автоматизированной системы и программное обеспечение для реализации процедуры поиска оптимального управления углом опережения зажигания на режимах разгона. Разработано и создано устройство для диагностирования пропусков сгорания в цилиндрах двигателя.

Основные положения, выносимые на защиту:

Методика практического поиска оптимального управления зажиганием при разгоне двигателя.

Способ диагностирования пропусков сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя.

Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось на научно-технических конференциях МАДИ (1986, 1988, 2005, 2009 гг.), МИФИ (2006, 2007, 2008 гг.) и в г. Тольятти (1998 г.).

Созданный макетный образец системы диагностики пропусков сгорания успешно прошёл демонстрационную проверку в лаборатории НТЦ ВАЗ г. Тольятти.

Публикации. Основные результаты работы изложены в семи статьях, из них три в журналах из списка ВАК РФ, в семи тезисах докладов научных конференций, в двух патентах.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов, списка использованной литературы, содержит 113 страниц печатного текста, в том числе 34 рисунка, 4 таблицы. Список литературы содержит 104 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе обобщается обзор работ, посвящённых вопросам управления опережением зажигания и влиянию системы зажигания на рабочий процесс и показатели двигателя.

Современным электронным системам зажигания в сочетании с микропроцессорным управлением доступны принципиально новые возможности осуществления различных коррекций параметров рабочего процесса двигателя. В отличие от жёстко ограниченных коррекций, реализуемых механическими системами, здесь существуют практически неисчерпаемые возможности реализации максимально гибких, адаптивных управлений.

Необходимость коррекции по углу опережения зажигания (УОЗ) возникает в ряде характерных случаев, например на режиме пуска, при прогреве двигателя и нейтрализатора, выравнивании работы цилиндров, возникновении детонации, гашении колебаний в трансмиссии, при включении рециркуляции, выключении ПХХ и т.п. (рис. 1).

На режимах разгона происходит рассогласование работы систем питания, зажигания и рециркуляции. С целью обеспечения динамических показателей двигателя возникает необходимость коррекции УОЗ на фоне нестационарности поступления воздуха, отклонения состава смеси от стехиометрии, изменения октанового числа (ОЧ) топлива при фракционировании во впускном коллекторе, увеличения токсичных выбросов.

Рис. 1. Факторы, вызывающие необходимость коррекции УОЗ

Существует потребность в управлении УОЗ на динамических режимах и особенно в начальной фазе разгона. Однако при реализации поиска таких управлений имеются определённые трудности, связанные с отсутствием чёткой методики, а также измерительных и технических средств осуществления такого поиска.

В адаптивных системах управления двигателем процесс поиска оптимального управления может сопровождаться неоптимальными установками задаваемых режимных параметров. Накладываемые на коррекции ограничения не могут гарантировать на ряде режимов отсутствие пропусков сгорания, что приводит к увеличению вероятности отказа нейтрализатора. Это определяет неразрывную связь вопросов управления с мерами по защите нейтрализатора.

Приведённые соображения определили выбор указанных выше задач.

Во второй главе рассмотрены вопросы создания средств поиска оптимальных управлений зажиганием на режимах разгона двигателя.

В качестве рабочего инструмента поиска были разработаны и созданы элементы автоматизированной системы управления (рис. 2).

Рис. 2. Экспериментальная установка

Система базируется на электронном задатчике УОЗ (эмуляторе) и управляющем компьютере, работающем совместно с аппаратурой сопряжения КАМАК.

Она позволяет управлять УОЗ в каждом рабочем цикле в каждом цилиндре двигателя с точностью 0,5 град.п.к.в. и обеспечивает независимое управление УОЗ для каждого цилиндра двигателя. Управление испытательным стендом осуществляется таким образом, что начало разгона (момент начала движения дроссельной заслонки) при неизменном исходном режиме приходится на один и тот же участок рабочего цикла двигателя (разгон начинается с одного и того же цилиндра).

При отладке измерительного комплекса было установлено, что объём выборки, необходимый для получения достоверного распределения угла опережения зажигания при использовании контактно-транзисторной системы зажигания, составляет не менее 1000 циклов работы двигателя (рис. 3).

Рис. 3. Межцикловой асинхронизм УОЗ

(Двигатель 8Ч 10,5/10,8, контактно-транзисторная система зажигания,

внешняя характеристика, n =1500 мин –1 , первый цилиндр):

Z – число циклов работы двигателя

В третьей главе рассмотрены вопросы разработки двух методик определения оптимального управления УОЗ на режимах разгона при использовании эмпирического метода решения задачи динамического программирования в условиях отсутствия модели объекта и их практической реализации.

Первая методика поиска оптимального управления УОЗ на режимах разгона предусматривает решение задачи динамического программирования путём последовательного подбора значений оптимальных УОЗ с момента начала разгона в зависимости от числа циклов работы двигателя.

Предлагается в начале проводить нахождение для отдельных интервалов последовательных циклов постоянных по значению приближенно-оптимальных УОЗ (ПОУОЗ) (рис. 4).

Рис. 4. Блок-схема алгоритма поиска оптимального управления:

?мз- ступень минимально-значимого воздействия по УОЗ;

NЦМЗ- ступень минимально-значимого воздействия по циклам;

R1 – результат первой серии; R2 - результат второй серии

Поиск осуществляется путём попарного сравнения серий разгонов, отличие между которыми заключается в различных УОЗ для исследуемого интервала.

загрузка...