Delist.ru

Совершенствование управление зажиганием на режимах разгона двигателя (21.01.2013)

Автор: Дубинин Анатолий Иванович

При выборе наилучшего значения контролируемого параметра проводится статистическая обработка результатов сравнительных экспериментов с оценкой значимости полученных различий между сериями разгонов. Далее определяется характеристика оптимального управления (ХОУ) УОЗ.

Найденная по данной методике характеристика управления зажиганием позволила сократить время предельного разгона автомобиля ЗИЛ-4104 до скорости 100 км/ч на 2,7% (опережение на два корпуса автомобиля).

Также была показана возможность применения методики для решения задачи поиска оптимального управления зажиганием по цилиндрам. Выявленные различия характеристик оптимального управления связаны с особенностями рабочих процессов в отдельных цилиндрах двигателя (рис. 5).

Рис. 5. Характеристики оптимального управления зажиганием

по цилиндрам для двигателя 8Ч 10,5/10,8:

1…8 – цилиндры

Вторая методика поиска оптимальных управлений УОЗ на режимах разгона предусматривает решение задачи динамического программирования путём использования симплексного метода планирования эксперимента.

0 принимается время разгона автомобиля до заданной скорости. Координаты вершин симплекса определяют характеристику управления УОЗ в разгоне. Оптимальная размерность симплекса находится практическим или расчётным путём при использовании модели объекта.

В качестве координат вершин симплекса Li предлагается считать значения УОЗ в точках Ni, лежащих на серединах отдельных участков разгона (рис. 6).

Рис. 6. Характеристика управления УОЗ в разгоне при симплексном

методе поиска

При этом размерность симплекса определяется количеством участков, на которые разбит весь разгон.

Для реализации симплексного метода поиска создана программа, осуществляющая этот поиск. Отладка программы проведена на математической модели двигателя, которая описывается зависимостями:

Mк = f (?, n, ?з);

?опт =f (?,n); (1)

? = f (n).

Целевой функцией в данном случае является интегральный показатель разгона - средний крутящий момент.

На рис. 7 представлены результаты поиска оптимального управления зажиганием в начальной фазе разгона при использовании 3-, 4-, 5- и 8-мерного симплекса при условии одинаковой сходимости и одинакового шага поиска.

Качество получаемого решения оценивалось степенью приближения к расчётной зависимости оптимальных УОЗ, полученных по модели (сплошная кривая на рис. 7).

Рис. 7. Результаты поиска характеристики оптимального управления УОЗ

в начальной фазе предельного разгона двигателя 8Ч 10,5/10,8

Количество итераций, которое требовалось для определения ХОУ УОЗ при 8-мерном симплексе, лежало в пределах 27 при задании координат начального симплекса, отличающихся от ХОУ до 8 град.п.к.в.

Установлено, что разработанная процедура симплексного поиска оптимальных УОЗ в 2,5 раза снижает трудоёмкость поиска по сравнению с первой методикой и может быть рекомендована для практического поиска характеристик оптимального управления УОЗ при разгоне.

В четвёртой главе описывается процесс разработки способа диагностирования пропусков сгорания в цилиндрах двигателя и создания макетного образца устройства, реализующего его.

Идея предлагаемого способа диагностирования пропусков сгорания основывается на законе Пашена, в соответствии с которым величина пробивного напряжения на свече зажигания UПР зависит от искрового промежутка L, давления в цилиндре P и температуры среды T:

Способ диагностирования основывается на прямой зависимости давления и температуры в цилиндре двигателя от наличия или отсутствия процесса сгорания. Предлагается использование дополнительного диагностического искрового разряда на такте выпуска.

Задача решается применением специальной системы зажигания, осуществляющей подачу в выбранный цилиндр серии контрольных искр с малой энергией разряда дополнительно к основной поджигающей искре и обеспечивающей пробой между электродами свечи в случае предшествующего сгорания или отсутствие пробоя между электродами свечи в случае пропуска сгорания смеси (рис. 8).

Рис. 8. Амплитуды пробивных напряжений на свече зажигания

а - сгорание есть; б - пропуск сгорания;

1 – поджигающий импульс; 2 – контрольные импульсы

Проведённые на двигателе испытания показали, что во всём поле режимов работы двигателя от холостого хода до максимальной мощности при наличии горения рабочей смеси наблюдается устойчивое наличие импульсов от контрольных искровых разрядов, что находится в точном соответствии с законом Пашена.

Созданный макетный образец прошёл демонстрационную проверку в лаборатории НТЦ ВАЗ г. Тольятти на моторном стенде с двигателем 4Ч 8,2/7,1.

Во всём скоростном и нагрузочном диапазоне работы двигателя образец надёжно регистрировал пропуски сгорания вплоть до одиночных, моделируемых отключением подачи топлива.

На разработанный способ диагностирования пропусков сгорания и реализующее его устройство получены патенты РФ № 2056522 и № 2094765.

Недостаток метода диагностики по пробивному напряжению дополнительного искрового разряда на такте выпуска заключается в необходимости специального регистрирующего датчика для каждого цилиндра двигателя. Вместе с тем, ввиду наличия трансформаторной связи в обмотках катушки зажигания представляется возможным регистрация контрольных пробоев по характеру изменения напряжения разрядного процесса в первичной цепи катушки зажигания.

Проведённые эксперименты показали принципиальную возможность такой диагностики. Характерный вид осциллограмм разрядных процессов приведён на рис. 9, 10.

Рис. 9. Наличие сгорания:

1 – поджигающий импульс, 2 - контрольный импульс

Рис. 10. Отсутствие сгорания:

1 – поджигающий импульс, 2 - контрольный импульс

загрузка...