Алгоритмы регулирования частоты вращения дизельных и газодизельных двигателей внутреннего сгорания на основе микропроцессорных систем управления

• Автор: Барков, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 214 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Анализ существующих алгоритмов и систем управления ДВС 1

1.1. Анализ систем подачи топлива и характеристик ДВС.

1.2 Анализ алгоритмов управления ДВС

1.3 Анализ систем управления ДВС

1.3.1 Технические требования к системам управления ДВС.

1.3.2 Анализ алгоритмов регулирования частоты вращения.

1.4 Анализ способов реализации алгоритмов управления ДВС в МПСУ

1.4.1 Анализ численных методов интегрирования

1.4.2 Анализ методов интерполяции

1.5 Постановка задач исследования.
1.6 Выводы
2 Математическое описание объектов и синтез систем управления ДВС.
2.1 Математическое описание ДВС как объекта управления САУ
2.2 Синтез передаточных функций РЧВ.
2.3 Синтез дискретных алгоритмов управления ДВС.
2.4 Синтез передаточных функций системы с комбинированным методом управления
2.5 Выводы ..
3 Разработка и исследование математических моделей и алгоритмов управле ния ДВС
3.1 Анализ и выбор параметров МПСУ
3.2 Цифровые математические модели ДВС и САРЧ.
3.3 Алгоритмы управления ДВС для стационарных установок.
3.4 Алгоритмы управления ДВС для автогранспортных средств.
3.4.1 Особенности управления ДВС для автотранспортных средств 1
3.4.2 Алгоритмы многорежимного управления для дизельных ДВС 1
3.4.3 Алгоритмы многорежимного управления для газодизельных ДВС
3.5 Выводы
4 Разработка и экспериментальные исследования алгоритмов и систем
управления ДВС.
4.1 Разработка программноаппаратного имитатора газодизельных ДВС
4.2 Экспериментальные исследования алгоритмов управления ДВС.
4.2.1 Экспериментальные исследования алгоритмов управления для
стационарных установок.
4.2.2 Экспериментальные исследования алгоритмов управления ДВС для 2 автотранспортных средств.
4.3 Практические рекомендации по определению параметров алгоритмов и 1 систем управления
4.4 Выводы
Заключение
Список использованных источников


Как показали экспериментальные работы по переводу дизельных ДВС в ГД режим, проведенные специалистами НАМИ, ОАО «Автодизель» и ОАО ГАЗ, при разработке системы управления газодизелем должны быть решены две основные задачи, направленные на снижение потребления дизельного топлива. Первая из них заключается в разработке алгоритмов управления ЗДДТ, обеспечивающих ее минимально возможное значение во всех режимах работы газодизеля. Вторая задача состоит в разработке алгоритмов автоматического перевода ДВС из дизельного режима в ГД и обратно. Наиболее простой способ управления ГД ДВС используется в механических системах. Здесь при переходе в ГД режим рейка ТНВД фиксируется в положении, обеспечивающем необходимую ЗДДТ в режиме номинальной мощности [9, ]. ЗДДТ в остальных режимах работы определяется зависимостью цикловой подачи ТНВД от ЧВ при hp = const. Степень замещения дизельного топлива и эффективность использования газодизеля в режимах частичных нагрузок при таком способе управления оказываются низкими. Более эффективное использование газового топлива обеспечивает закон управления, при котором ЗДДТ, определяемая положением рейки ТНВД Азд, является функцией п, устанавливаемой экспериментально для конкретного типа дизеля и его ТС. При этом способе управления ЗДДТ минимальна на средних ЧВ, т. ДВС. Экспериментальные работы, проведенные специалистами управления конструкторских и экспериментальных работ ОАО ГАЗ на ДВС STEYR-M1, показали, что для обеспечения максимальной степени замещения дизельного топлива ЗДДТ должна изменяться не только от ЧВ ДВС, но и от нагрузки, приведенной к его валу. Л/н к максимальному крутящему моменту ДВС, т. ВСХ на рассматриваемой ЧВ. Анализ экспериментальных характеристик показал, что весь диапазон работы упомянутого газодизеля можно разделить на две характерные области. Эта зависимость приведена на рисунке 8. В области больших нагрузок /? ЧВ, так и от относительного момента нагрузки, как это показано на рисунке 9. В ТС применяются ГД ДВС, получающие питание от баллонов со сжатым природным газом (метаном). Оптимальные характеристики двигателей достигаются при фазированной подаче газа (ФПГ) в цилиндры ДВС [7, ]. Регулирование цикловой подачи газа в таких системах осуществляется электромагнитными газовыми клапанами (ЭГК), устанавливаемыми перед впускными клапанами каждого цилиндра ДВС. На рисунке приведены диаграммы такта впуска в первом цилиндре ДВС. Здесь темным сегментом показана фаза впуска первого цилиндра, определяемая открытием впускного клапана. Для обеспечения ФПГ на распределительном валу ДВС устанавливается датчик фазированной подачи газа ДФПГ, положение которого определяется углом фд относительно верхней мертвой точки (ВМТ) первого цилиндра ДВС. Значение <рд измеряется после установки ДФПГ в газораспределительный механизм и вводится параметром в память МПСУ. Оптимальные процессы ФПГ предполагают опережение открытия ЭГК относительно ВМГ, определяемое углом <рОВ|1, который должен изменяться в функции ЧВ ДВС [], полому в систему параметров ГД МПСУ вводится зависимость ФовП (я). Принципиально ФПГ может проходить в течение всей фазы впуска, однако в результате экспериментальных исследований рабочих процессов установлено, что подача г аза эффективна лишь в первой части фазы впуска (возможное изменение угла ф условно показано на рисунке светлым сегментом). Таким образом, существует некоторое оптимальное значение Фопт * ПРИ котором рабочие процессы наиболее эффективны. Для ГД ДВС. ТЕУН-М1, фопт =0°. Это условие совместно с Офаничен-ной пропускной способностью ЭГК приводит к необходимости введения в СН Г газо-дизеля программно-аппаратного редукционного клапана, регулирующего давление газа на входах ЭГК (7, ]. Редукционный клапан но задающему сигналу МПСУ Рп в зависимости от п устанавливает на входах ЭГК заданное давление газа Ру = Рп и поддерживает его постоянным при изменении расхода газа. ЧВ. Экспериментальные статические зависимости крутящего момента газодизельного ДВС от ЧВ и угла открытия ЭГК, полученные при рассмотренных выше законах управления ЗДДТ, приведены на рисунке . Эти зависимости описывают крутящий момент газодизеля, образованный суммарной цикловой подачей обоих видов топлива. ИМ!