Синтез управления двигателем внутреннего сгорания на основе экспериментальных данных

• Автор: Чиркин, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Особенности управления двигателями внутреннего сгорания

1.1 Инжекторный двигатель как объект управления.

1.2. Методы автоматического управления двигателями внутреннего сгорания

1.2.1 Краткий исторический обзор.

1.2.2 Классификация методов построения систем управления ДВС.

1.3 Особенности микропроцессорных систем управления двигателями

внутреннего сгорания.

1.4. Актуальные проблемы управления ДВС

1.5 Выводы.
Глава 2. Математическое моделирование ДВС
2.1 Рабочее тело и его свойства
2.1.1 Химические реакции при сгорании топлива
2.1.2 Теплота сгорания топлива и топливовоздушных смесей.
2.2 Процесс впуска и газообмена
2.2.1 Давление и температура окружающей среды
2.2.2 Давление остаточных газов
2.2.3 Температура остаточных газов.
2.2.4 Температура подогрева свежего заряда.
2.2.5 Давление в конце впуска
2.2.6 Коэффициент остаточных газов.
2.2.7 Температура в конце впуска.
2.2.8 Коэффициент наполнения.
2.3 Процесс сжатия.
2.4 Процесс сгорания.
2.5 Процесс расширения.
2.6 Процесс выпуска
2.7 Кинематика кривошипношатунного механизма
2.8 Выводы.
Глава 3. Синтез программной модели системы управления двигателем внутреннего сгорания.
3.1 Синтез управления двигателем внутреннего сгорания в режиме холостого хода.
3.1.1 Модель на базе нечетких алгоритмов Сугено
3.1.2 Модель на основе нейронных сетей.
3.1.3 Оценка адекватности моделей реальной системе.
3.2. Реализация модели двигателя внутреннего сгорания как объекта управления .
3.2.1 Методика сбора и подготовки данных.
3.2.2 Моделирование двигателя внутреннего сгорания как объекта управления на основе экспериментальных данных
3.2.3 Оценка адекватности модели реальной системе
3.3 Выводы.
Глава 4. Аппаратная реализация системы управления двигателем внутреннего сгорания.
4.1 Разработка проектирование электронного блока управления
4.1.1 Выбор микроконтроллера для электронного блока управления
4.1.1.1 Структура и функционирование микроконтроллера
4.1.1.2 Способы адресации и система команд.
4.1.1.3 Служебные и периферийные модули
4.1.1.4 Методы программирования микроконтроллера.
4.1.2 Принципиальная схема и макет печатной платы
4.2 Разработка проектирование прорамматора электронного блока
управления.
4.2.1 Выбор микроконтроллера для программатора ЭБУ.
4.2.1.1 Структурная схема АТС
4.2.1.2 Состав и характеристики микроконтроллера.
4.2.2 Принципиальная схема и макет печатной платы
4.3 Выводы.
Заключение.
Список литературы


При управлении автомобилем водитель изменяет положение акселератора для того, чтобы изменять скорость транспортного средства. IV*. Однако данный процесс не является непосредственным, т. В свою очередь, разница между этим моментом и моментом внешней нагрузки определяет ускорение и, в итоге, скорость автомобиля. Поэтому можно считать, что водитель на основании разницы между желаемой И7* и реальной И7 скоростью определяет требуемый момент двигателя М*. Таким образом, положение акселератора может интерпретироваться как желаемая величина момента двигателя М*. Исходя из этого, в системе управления двигателем (рис. Контур с обратной связью по моменту (главная обратная связь); для данного контура целыо управления является стабилизация желаемой величины момента двигателя М* (или поддержания желаемого закона изменения момента М*(1)), определяемого положением акселератора; сигналом управления в этом контуре является угол открытия дроссельной заслонки а, а задающей величиной - положение акселератора. Контур с обратной связью по соотношению воздух/топливо (подчиненная обратная связь); для данного контура целыо управления является стабилизация желаемой величины соотношения воздух/топливо. Для бензина оптимальным является так называемое стехиометрическое соотношение равное . Это означает что для полного сгорания одного килограмма бензина необходимо . Для количественной оценки отклонения режима работы двигателя от точки оптимума вводится коэффициент показывающий отношение массовых долей воздуха и топлива, поступивших в цилиндр в ходе рабочего цикла, к эталонному. В отечественной литературе данный коэффициент известен как «коэффициент избытка воздуха». Желаемое значение данного коэффициента (2=1. Рис. Управление моментом - представляет собой задачу слежения или стабилизации в условиях воздействия внешних возмущений. При этом сигналом задания, за которым осуществляется слежение, является положение дроссельной заслонки, которое интерпретируется как желаемое значение крутящего момента, а внешними возмущениями -изменения момента нагрузки, вызванные неровностями дороги (подъемы, спуски), сопротивлением воздуха, силой и скоростью ветра, а также изменением дорожной обстановки (разгон, торможение). 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 водителя на педаль акселератора, температурой забортного воздуха, его неравномерной разреженностью, а также, изменениями атмосферного давления. СО и СН []. Оперативная корректировка угла опережения зажигания - задача оптимизации, при которой оптимизируемой величиной является угол опережения зажигания, величина которого может изменяться в зависимости от режима работы двигателя (холостой ход, холодный пуск). Также можно выделить специальные (потребительские) задачи, ориентированные на обеспечение работы двигателя в специальных режимах. Режим холостого хода - обеднение рабочей смеси и стабилизация частоты вращения на минимальной в режиме холостого хода в целях повышения экономичности автомобиля. Отличительной особенностью данного режима является то, что дроссельная заслонка на холостом ходу полностью закрыта, и воздух поступает во впускной коллектор через специальный регулятор холостого хода, дозирующий количество подаваемого воздуха. Круиз контроль - задача автоматического поддержания автомобилем заданной скорости. Режим необходим при трассовых режимах езды, на шоссе, когда необходимо длительное время передвигаться с какой-либо фиксированной скоростью (скоростные ограничения на трассе, субъективные ощущения водителя). Система функционирует следующим образом. С помощью бортового компьютера, водитель задаст значение желаемой скорости.