Оптимальное управление двигателем в поле эксплуатационных режимов

Система впрыскивания топлива в бензиновых двигателях уже сама по себе позволяет уменьшить неравномерность распределения смеси по циклам и цилиндрам, дает возможность снизить гидравлическое сопротивление впускного тракта и температуру заряда, а также несколько повысить степень сжатия, что в комплексе обеспечивает повышение мощности двигателя до 10 . 15%.

В сочетании с электронным управлением впрыскивание топлива дает дополнительный выигрыш в эффективности энергопреобразования, в связи с чем этим системам в настоящее время уделяется серьезное внимание.

Рис. 1.2.1. Схемы систем оптимального управления двигателем: а - программное управление; б - адаптивное управление

1 - датчики; 2 - электронный блок управления; 3 - исполнительные устройства; φкв - угол поворота коленчатого вала; φдр - угол открытия дроссельной заслонки; GB - расход воздуха; Тож - температура охлаждающей жидкости; То - температура окружающей среды; gu - цикловая подача топлива; θз- угол опережения зажигания; ДД - датчик детонации; ДО2 кислородный датчик; АЦП - аналого-цифровой преобразователь; ПЗУ - постоянное запоминающее устройство; ЭБУ - электронный блок управления

Существуют и более сложные образцы двигателей, в которых электроника, кроме перечисленных параметров, автоматически регулирует частоту вращения коленчатого вала двигателя, температуру охлаждающей жидкости, температуру воздуха в салоне автомобиля, предотвращает детонацию, управляет работой коробки передач и т.д.

В ряде опытных образцов в число оптимизируемых параметров включаются управляемые фазы газораспределения и регулирование турбонаддува.

Однако программное управление, несмотря на его постоянное усложнение за счет включения в состав обрабатываемой информации все большего числа параметров, не обеспечивает в полной мере действительно оптимального управления. Поэтому в последние годы внимание ученых и конструкторов привлекают адаптивные системы.

Идея таких систем заключается в том, что в качестве оптимизируемых принимается ограниченное количество параметров, непосредственно характеризующих эффективность энергопреобразования. В полной мере этой идее отвечала бы такая система, в которой измеряются и оптимизируются такие показатели энергопреобразования, как крутящий момент и удельный расход топлива. Однако попытки создания подобных систем показали, что измерение и экстремальное управление этими параметрами представляет собой чрезвычайно сложную техническую задачу, в связи с чем, она пока получает частичное решение.

Одним из распространенных способов осуществления адаптивного принципа управления является управление топливоподачей по отклонению состава горючей смеси, приготавливаемой карбюратором или системой впрыскивания топлива, от стехиометрического (рис. 1.2.1, б). Эти отклонения регистрируются по содержанию свободного кислорода в отработавших газах с помощью кислородного преобразователя (датчика), называемого λ-зондом.

Относительно новым подходом к управлению двигателями с принудительным воспламенением является качественное или смешанное регулирование мощности. Применение качественного регулирования предусматривает изменение мощности только за счет соответствующего изменения подачи топлива без дросселирования потока воздуха на впуске. В этом варианте при уменьшении нагрузки не увеличиваются насосные потери и не возрастает коэффициент остаточных газов, повышаются давление и температура в конце сжатия, что в целом создает предпосылки для повышения эффективности энергопреобразования.

Однако при качественном регулировании уменьшение подачи топлива при неизменном наполнении рабочей полости воздушным зарядом существенно (в 5 .6 раз) повышает коэффициент избытка воздуха, что делает невозможным сгорание такой горючей смеси при традиционном способе ее воспламенения. Поэтому переход к качественному или частично качественному регулированию обычно связан с использованием специальных способов воспламенения и сжигания бедных смесей. В частности, определенные возможности в этой области имеют способы расслоенного и разделенного смесеобразования.

Частично качественное регулирование мощности использовано в двигателях с непосредственным впрыскиванием бензина. Системы непосредственного впрыскивания работают по сложной программе компьютерного управления. Основным управляющим параметром является положение педали подачи топлива. В зависимости от него устанавливается угол открытия дроссельной заслонки, изменяется давление впрыскивания топлива, регулируются фазы газораспределения и моменты впрыскивания и зажигания. Может изменяться и энергия искрового разряда.

Материалы о транспорте:

Особенности поперечной устойчивости и управляемости на больших скоростях полета
При достижении современными самолетами больших скоростей полета появились ранее неизвестные явления, усложняющие пилотирование самолета: "валежка", реверс элеронов, обратная реакция на дачу ...

Компания ITV
Компания ITV – это российский разработчик программного обеспечения для систем безопасности и видеонаблюдения. Компания ITV видит современную профессиональную систему безопасности, как открытую информ ...

Назначение, типы и виды кривошипно-шатунного механизма
Назначение КШМ. Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней, воспринимающих давление газов, во вращательное движение коленчатого вала. Типы и виды ...