Научное обоснование и создание систем питания для обеспечения современных эксплуатационных показателей автомобилей с бензиновыми двигателями по топливной экономичности, токсичности и техническому обслуживанию

• Автор: Ефремов, Борис Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 61 с. : ил.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы вытекает из неибежного прогресса

норм по токсичности и топливной экономичности при высоких требованиях по скоростным, динамическим и экономическим показателям автомобилей с бензиновыми двигателями.
Системы питания бензиновых двигателей в наибольшей степени, по сравнению с другими системами,влияют на выполнение этих норм и требований. Поэтому их совершенствование является одной из наиболее актуальных задач в автомобилестроении развитых стран.
Развитие компьютерных технологий и приборостроительной отрасли привело к пересмотру всего подхода к исследованиям и разработкам в области систем питания бензиновых двигателей.
В мировом автомобилестроении произошло вытеснение карбюраторов электронными системами впрыска топлива. Это объясняется многими преимуществами систем впрыска. Наиболее важным является комплексное управление работой двигателя посредством: впрыска топлива, зажигания, антитоксичных устройств и др. в зависимости от задаваемых параметров и состояния внешней среды, что при использовании карбюраторов принципиально невозможно.
Применение комплексных систем управления двигателем (КСУД) позволяет обеспечить оптимальную его работу на всех эксплуатационных режимах и достижение высоких экономических и экологических показателей автомобиля при одновременном выполнении требований по комфортности, динамике и ездовым качествам ( «ЗхаеаЫ-1з.бу ), а также позволяет производить автоматическую диагностику состояния и обеспечивать высокую ремонтопригодность системы.
В то же время в России наблюдается значительное отставание в этой области от мирового уровня. Это объясняется длительным выпуском устаревших моделей двигателей и автомобилей, отсталой технологией производства, низким качеством технического обслуживания и ремонта, выпускаемого бензина и др.
Карбюраторы в нашей стране пока остаются основными приборами питания отечественных автомобилей. Имеются достаточно объективные причины, по которым процесс замещения карбюраторов системами впрыска топлива будет происходить нетрадиционными для мировой практики методами, что может привести к большим экономическим потерям в случае отсутствия четкой стратегии.
Следовательно, выбор рациональных направлений создания систем питания автомобильных бензиновых двигателей, стратегии развития выпускаемых и перехода к более современным, исследование и внедрение в серийное производство этих систем, представляет актуальную научно-техническую проблему, имеющую важное значение для экономики отрасли и экологии страны.
Исследования по данной проблеме проводилось автором и под его руководством в НПО "ЦНИТА" и в ОАО "Карбюраторный завод" более 20 лет в соответствии с тематическими планами ГКНТ СССР, Минавтосельхоэмаша, заводов отрасли и этих предприятий. В работе приведены обобщенные результаты указанных исследований.
Цель работы. Обеспечение современных эксплуатационных по-

Объекты исследования. Теоретические и расчетные исследова-

Экспериментальные исследования проводились с помощью стандартных и специально разработанных оборудования и методик на безмоторных и моторных стендах автоагрегатных, моторных и автомобильных заводов с отечественными двигателями различных модификаций и на автомобилях ГАЗ-2410,ГАЗ-3105,ГАЗ-31029, ВАЗ-2107, АЗЛК-2140, АЗЛК-2141, УАЗ-417, ИЖ-2126, ЗАЗ-1102, оборудован-
ных экспериментальными и серийными карбюраторами, системами электронного впрыска топлива центрального и распределенного типа, а также в исследовательском центре Французской фирмы SAGEM с применением совместно разработанных методик и оборудования.
Научная новизна. Научная новизна заключается в формирова-

При работе над этой сложной проблемой был решен ряд научно-технических задач, в виде конкретных разработок, основными из которых являются следующие.
Комплекс математических моделей и алгоритмов:
- адекватные модели для расчета корректоров состава смеси карбюраторных систем питания;
- адекватные модели для расчета пневмомеханического регулятора давления системы центрального впрыска топлива ( ЦВТ ) с встроенным расходомером воздуха ( РВ ) ;
- расчетная модель и алгоритм устройства для непосредственного измерения среднего индикаторного давления в двигателях внутреннего сгорания;
- алгоритм работы системы автоматической стабилизации состава смеси в карбюраторных двигателях;
- алгоритмы работы систем центрального и распределенного впрыска топлива ( РВТ ) для бензиновых двигателей.
Методика экспертной оценки ездовых качеств автомобилей, в которой учтены требования по выполнению международного уровня показателей по ездовым характеристикам, позволяющая проводить объективный анализ потребительских свойств систем питания.
Новые схемы и конструкции эмульсионных карбюраторов, разработанные с использованием расчетных моделей, адекватность которых подтверждена исследованиями карбюраторов на безмоторных и моторных стендах, а также на автомобилях.
Новые схемы и конструкции гомогенизирующих устройств для использования в системах питания двигателей.
Схемы и конструкции, алгоритмы новых систем автоматического регулирования состава смеси в режиме замкнутой обратной связи для обеспечения эффективной работы трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов отработавших газов.
Новая схема построения системы ЦВТ с встроеным РВ.
Новые конструкции электромагнитной форсунки ЦВТ и алгоритм работы системы ЦВТ для автомобильных бензиновых двигателей.
Оригинальные схемы и конструкции типоразмерного ряда электромагнитных форсунок систем РВТ, унифицированных для всех вы-

ляется то, что электромагнит закреплен в корпус с возможностью предварительного поворота относительно общей продольной оси, а пружина вторым концом упирается в регулировочный винт 7, соединенный с корпусом посредством резьбы и сочлененный с электромагнитом поводком. Запорная игла перемещается в направляющей втулке, расположенной непосредственно у зоны контакта.
Исходя из возможностей производства была поставлена и успешно решена задача создания оригинальной и воспроиэвоимой в производстве конструкции форсунки. По своим габаритно-присоединительным размерам форсунка ПЕКАР выполнена в общепринятом стандарте и взаимозаменяема со всеми выпускаемыми форсунками.
Конструкция форсунки позволяет производить замену дозирующего элемента ( жиклера ) без разборки, что позволяет ее использовать на всех типах автомобильных и других двигателей.
Ресурсные испытания форсунок на специальном стенде показали, что после отработки полного ресурса срабатываний ( 1 мрлд
циклов ) форсунки обеспечивают "уход" параметров в допуске технических требований. Проводившиеся эксплуатационные испытания на автомобилях ГАЗ-3102 показали безотказную работу на протяжении 50 тыс. км пробега автомобиля. Испытания продолжаются.
Таблица
Тип форсунки Время срабатывания , тС Время отпускания, тС Отклон. динамической производительности
2 мС 9 мС
19.1132010 1,36 0,75 5,084 30
0.280.150.711 1,50 0,80 5,153 30
Параметры форсунки "ПЕКАР" 19.1132010 в сравнении с параметрами форсунки фирмы BOSCH 0.280.150.711 идентичной размерности, применяемой для комплектации двигателей Заволжского моторного завода ЗМЗ 4062.10 приведены в таблице 3.1.
Форсунки "ПЕКАР" прошли весь цикл стендовых и дорожных испытаний на специальных стендах, двигателях и автомобилях,серийно производятся на Карбюраторном заводе поставляются на комплектацию двигателей ЗМЗ. Другие модификации типораэмерного ряда форсунок проходят проверку на двигателях УЗАМ, УМЗ, ВАЗ по программе ресурсных испытаний.
Таким образом, на ОАО "ПЕКАР" создан и поставлен на производство типоразмерный ряд электромагнитных форсунок для бензиновых двигателей различного назначения с системами впрыска топлива.
3.5. Создание системы распределенного впрыска топлива для Российских автомобилей
3.5.1. Постановка задачи
Опыт копирования в Российских условиях старой системы B0SCH на примере автомобиля ВОЛГА показал, что темпы освоения производства отдельных элементов в условиях общего спада производ-