Разработка системы пуска и прогрева конвертированного автомобильного газового ДВС с дискретным дозированием топливоподачи

• Автор: Тихомиров, Станислав Александрович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 97 с. : 28 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Анализ существующих систем топливоподачи газовых двигателей
1.1.1 Системы газоподачи с эжекционным смесителем
1.1.1.1 Эжекционные системы с электронным управлением
1.1.2 Системы подачи газа под избыточным давлением
1.1.2.1 Системы непрерывной подачи газа
1.1.2.2 Дискретные системы подачи газа
1.2 Обоснование выбора объекта исследования и методика
исследования
1.2.1 Двигатель как объект управления
1.2.2 Оценка потенциальных возможностей традиционных принципов
дозирования и схема объекта исследования
1.2.3 Цели и задачи исследования
2 РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И ИХ ИССЛЕДОВАНИЕ
2.1 Особенности работы дискретной системы газоподачи
2.2 Схема дискретной системы газоподачи с корректором пуска
2.3 Математическая модель течения газа
2.3.1 Выбор параметров пускового ограничителя давлений
2.3.2 Определение выходных характеристик ограничителя давлений

2.3.3 Анализ герметичности редуцирующей системы и расходные
характеристики редуктора
2.4 Выводы
3 МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Общие методы исследования
3.2 Изыскания смесеобразующей части системы
3.3 Макетный образец системы газоподачи
3.4 Экспериментальная установка и методика исследования

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛНОРАЗМЕРНОГО
ДВИГАТЕЛЯ
4.1 Сравнительные характеристики на бензине и газе
4.2 Действительные нагрузочные и скоростные характеристики
4.3 Пусковые характеристики
4.4 Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
Автомобильный транспорт относится к числу наиболее крупных потребителей энергетических ресурсов. На его долю приходится 73% потребляемого топлива, из которого две трети сжигается бензиновыми двигателями. Независимо от способа внешнего смесеобразования (карбюратор, центральный или распределенный впрыск бензина) существуют особые режимы работы двигателя, при которых образование топливовоздушной смеси затруднено.
Имеется в виду в первую очередь холодный пуск и прогрев, где ухудшение испарения топлива приводит к тому, что к моменту подачи искры испаряется лишь незначительная его часть, составляющая по разным оценкам от 3 до 10%. Поэтому для обеспечения надежного пуска бензинового двигателя необходимо обеспечить составы смеси а = 0,2...0,5. По мере прогрева двигателя вплоть до достижения им нормального температурного режима работы также требуется обеспечение обогащенных смесей, значительная часть которых не сгорает в цилиндре полностью и выбрасывается с ОГ в окружающую среду в виде окиси углерода и несгоревших углеводородов.
На современном этапе развития главными проблемами бензиновых ДВС остаются снижение токсичных выбросов с отработавшими газами и улучшение топливной экономичности. Режимы холодного пуска и прогрева в этом плане являются самыми неблагоприятными. При испытаниях по Европейскому ездовому циклу около 80% всех токсичных компонентов выбрасывается за первый километр пути - шестую часть по времени от общей длительности.
В этом свете объясним повышенный интерес к альтернативным видам топлива, как в нашей стране, так и за рубежом, где в большинстве разработаны национальные программы их реализации. Потенциальными заменителями нефтяного топлива чаще всего выступают спирты, эфиры, масла растительного

обстоятельство чрезвычайно важно для корректной работы каталитического нейтрализатора отработавших газов. Максимальная степень преобразования токсичных веществ достигается у стехиометрических смесей, примерно при а = 0,998. Сигнал управления для данного контура - количество подаваемого топлива.
3. Контур с обратной связью по углу опережения зажигания (оптимизирующая обратная связь). Для данного контура целью управления является оптимизация некоторых характеристик работы двигателя. Сигналом управления в данном случае является угол опережения зажигания.
Необходимо отметить, что объект управления является существенно нелинейным, а отсутствие возможности прямых измерений величины крутящего момента, вызывает необходимость применения алгоритмов оценки величины момента.
Поддержание оптимального соотношения воздух/топливо представляет собой задачу стабилизации с компенсацией возмущений. При этом стабилизируемой величиной является соотношение воздух/топливо, а возмущающими воздействиями - переменный поток воздуха, изменения в котором вызваны нажатием на педаль акселератора, температурой воздуха, его неравномерной плотностью, а также, изменениями атмосферного давления.
Также можно выделить специальные (потребительские) задачи, ориентированные на обеспечение работы двигателя в специальных режимах. Пример - режим принудительного холостого хода. Дроссельная заслонка полностью закрыта, а частота вращения достаточно высока. Наблюдается высокая нестабильность отдельных циклов и сопутствующий выброс несгоревших углеводородов. Для кардинального решения повсеместно организуется отключение подачи топлива на этом режиме.
При синтезе алгоритмов управления двигателями внутреннего сгорания встает задача разработки системы управления, функционирующей в условиях неопределенности, подвергающейся непрерывному воздействию внешних