Введение к работе
Актуальность темы. Создание двигателей с многопараметрн-ческим управлением рабочим процессом сталкивается со сложной задачей - получением калибровок базовых матриц управления. Решение этой задачи очень трудоёмко из-за постоянного роста числа управляющих воздействий, а также взаимосвязанности и многоитерацнонноети процесса доводки двигателя и поиска оптимальных управлений (калибровки). Необходима разработка путей, позволяющих осуществлять быстрее экспериментальное решение такой задачи.
Цели работы. Разработать пути решения оптимизационной задачи, позволяющие вести калибровку -экспериментально и обеспечивающие снижение трудоемкости поиска оптимальных управлений с учётом экономических и экологических показателей. Исследовать эффективность систем рециркуляции отработавших газов (РОГ), управления вихревым движением заряда (ВДЗ), интенсифицированного зажигания (СИЗ), как способов управляющих воздействий на рабочий процесс и эффективность связанного многопараметрического управления двигателем на примере связанного управления при нескольких варьируемых параметрах ( а, УОЗ, РОГ, ВДЗ, искровой разряд повышенной энергии). Разработать приёмы, ускоряющие технологию доводки много-парамегричесхого управления и выбор базовых калибровок микропроцессорных систем управления (МСУ). Апробировать предложенные подходы на моделях и экспериментально.
Методы и объекты исследования. Исследование эффективности рециркуляции отработавших газов, управляемой интенсивности вихревого движения заряда, систем интенсифицированного зажигания и их совместного действия проводилось на испытательных стендах ПЛТД МАДИ. Объектами исследования являлись экспериментальные двигатели с распределённым впрыскиванием топлива ВАЗ-2110 (дооборудованный для проведения исследований системой РОГ и СИЗ) и ВАЗ-2112 (16-клапанный, с дополнительно установленными системами РОГ, ВДЗ и СИЗ). Исследование методов быстрого поиска оптимальных управлений выполнено расчётно с применением математического моделирования.
Для построения статистических математических моделей были определены серии регулировочных характеристик и проведён ряд планированных многофакторных экспериментов для нескольких нагрузочно - скоростных режимов. Адекватность построенных моделей проверялась по статистическим критериям, а также сопоставлением расчётных и контрольных экспериментальных данных. Экспериментальная проверка метода быстрого поиска проводилась в интерактивном режиме на стенде ПЛТД МАДИ.
Научная новизна. Разработаны два варианта экспериментального решения оптимизационной задачи выбора калибровок МСУ, обеспечивающих существенное сокращение объёма работ без потери точности.
На моделях и экспериментально применён и исследован новый метод быстрого поиска калибровок базовых матриц управления.
Впервые теоретически и экспериментально исследованы последствия неравномерного распределения рециркулирующих газов по цилиндрам при распределённом впрыскивании топлива. Установлено, что неравномерное распределение РОГ приводит к изменению состава смеси по цилиндрам и, следовательно, к изменению состава ОГ, поступающих к нейтрализатору.
С использованием динамической модели двигателя по контуру управления рециркуляцией изучена динамика поступления РОГ в цилиндры на неустановившихся режимах. Показано, что задержка поступления рециркулирующих газов приводит к изменению состава смеси и может сказаться на эффективности работы системы нейтрализации О Г.
Практическая ценность. Предложенные пути поиска оптимальных управлений позволяют экспериментально осуществить калибровку МСУ, полиостью формализовать постановку задачи, а, следовательно, вести поиск на автоматизированных стендах, значительно сократить время, затрачиваемое на адаптацию МСУ.
Анализ возможных последствий неравномерного распределения РОГ по цилиндрам и динамических задержек при подаче РОГ позволил определить возможные направления дальнейшего снижения выбросов токсичных компонентов.
Практическая реализация. Разработанные пути экспериментального поиска калибровок МСУ приняты и используются в
*>
работах Поволжского Отделения Инженерной Академии Российской Федерации (ПО АИРФ) и НТЦ ВАЗ.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось на международной конферениии по двигателям внутреннего сгорания и автомобилям "MOTAUTO'93" в Софии - Семково (1993г.) , на научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок в МГТУ им.Баумана (1994г.), на научно-технической конференции ЮНСГ94 в ВТУ "Ангел Кънчев" (1994г.), на научно-технической конференции "Современные требования к экономическим показателям АМТС и двигателей и пути их обеспечения" в Дмитрове (1994г.), на международном симпозиуме по автоэдектрике и автоэлектронике в Суздале (1995г.), на междунарадном научно-практическом семинаре "Современный автомобиль: управление и материалы" в Тольятти (1995г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 2 статьи, тезисы 3 докладов и 2 научно-технических отчёта МАДИ.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Общий объём работы - 198 страниц, в том числе 130 страниц основного текста, 53 иллюстрации, 21 таблица и 2 приложения. Список литературы содержит 76 источников, в том числе 39 источников на иностранных языках.
