Береснев ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВС ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ НА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВИДАХ ТОПЛИВА Таганрог Издательство Южного федерального университета 2015 УДК 629.113 (075.8) Печатается по решению редакционно-издательского совета Южного федерального университета (протокол №3 от 23 ноября 2015 г.) Рецензенты: доктор технических наук, профессор, зав. каф. электрических и электронных аппаратов ЮРГПУ (НПИ) Павленко А.В.; кандидат технических наук, зав. отделом №4 ЗАО «ОКБ «РИТМ» Черчаго А.Я. <...> Особенности систем управления ДВС подвижных объектов на альтернативных видах топлива: монография. <...> Изучаются различные возможные комбинации топлив, наиболее перспективные среди которых: дизель+бензин, дизель+газ, бензин+газ. эксплуатационные показатели современных Поскольку высокие автомобильных ДВС обеспечиваются, в том числе, управлением их рабочим процессом, востребованными являются исследования по управлению двигателем при работе на различных топливных смесях. <...> Разработка алгоритма управления УОЗ и схемы регулирования состава бинарного топлива . <...> Новые возможности управления ДВС при работе на бинарном топливе . <...> Разработка процедуры расчета УОЗ для достижения максимального давления в целевом диапазоне . <...> Моделирование рассчитанных по предложенному методу УОЗ . <...> Анализ результатов проверки алгоритма расчета УОЗ . <...> В общем случае переход с бензина на альтернативные топлива может дать больший эффект, чем модернизация конструкции ДВС, поскольку зачастую при этом достигается двойной положительный эффект, как от последних разработок в двигателестроении, так и от преимуществ альтернативных топлив. <...> Кроме того, на альтернативные топлива возможно переводить уже имеющийся автопарк [15-18], а не только закладывать результаты исследований в проекты новых автомобилей, поэтому авторами для исследований было выбрано последнее направление. <...> Однако вместе с 7 этим наблюдаются и негативные эффекты, например снижение крутящего <...>
Особенности_систем_управления_ДВС_подвижных_объектов_на_альтернативных_видах_топлива.pdf
УДК 629.113 (075.8)
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Южного федерального университета
(протокол №3 от 23 ноября 2015 г.)
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор, зав. каф. электрических и
электронных аппаратов ЮРГПУ (НПИ) Павленко А.В.;
кандидат технических наук, зав. отделом №4 ЗАО «ОКБ «РИТМ»
Черчаго А.Я.
Береснев А.Л., Береснев М.А. Особенности систем управления ДВС
подвижных объектов на альтернативных видах топлива: монография. –
Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2015. – 147 с.
ISBN 978-5-9275-1574-5
Повышение цен на нефть и сокращение ее запасов заставляют активно
искать альтернативные виды топлива для автомобильных двигателей.
Ведущие производители и исследовательские институты, такие как Bosch,
Daimler, VAG, Delphi и др. работают над созданием двутопливных систем,
где используется не один вид топлива в один момент времени, а два вида
топлива подаются в цилиндр и сгорают одновременно. Изучаются различные
возможные комбинации топлив, наиболее перспективные среди которых:
дизель+бензин,
дизель+газ,
бензин+газ.
эксплуатационные показатели современных
Поскольку
высокие
автомобильных ДВС
обеспечиваются, в том числе, управлением их рабочим процессом,
востребованными являются исследования по управлению двигателем при
работе на различных топливных смесях. Для двутопливных двигателей
управление необходимо осуществлять, помимо всего прочего, с учетом
соотношения подач двух видов топлива. В данной работе рассмотрены
актуальные методы, способы и алгоритмы управления ДВС, учитывающих
этот момент.
Монография написана при поддержке Минобрнауки, НИР
№114041540005 по госзаданию ВУЗам и научным организациям в сфере
научной деятельности.
ISBN 978-5-9275-1574-5
© ЮФУ, 2015
© Береснев А.Л., 2015
© Береснев М.А., 2015
Стр.2
3
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 6
1. Критический анализ состояния проблемы .................................................. 8
1.1. Основные подходы к улучшению экологических и
эксплуатационных показателей ДВС ................................................................ 9
1.1.1. Совершенствование конструкции ДВС .................................... 9
1.1.2. Разработка принципиально новых двигателей ..................... 15
1.1.3. Использование альтернативных топлив ............................... 19
1.1.3. Использование бинарных топлив ............................................ 24
1.2. Особенности применения бинарного топлива из бензина и
сжиженного газа на автотранспорте ............................................................... 27
1.3. Преимущества и недостатки существующих методов управления
ДВС при работе на бинарном топливе ............................................................ 31
1.3.1. Анализ методов класса 1 .......................................................... 31
1.3.1. Анализ методов класса 2 .......................................................... 35
1.4. Постановка цели и задач исследования ......................................... 39
2. Разработка модели рабочего цикла двигателя при использовании
бинарного топлива .............................................................................................. 41
2.1. Определение входных и выходных данных .................................. 41
2.2. Формирование требований к модели ............................................. 42
2.3. Выбор базового способа расчета тепловыделения ....................... 44
2.4. Процедура расчета рабочего цикла при использовании бинарного
топлива ............................................................................................................... 48
2.4.1. Расчет термодинамической составляющей давления в
цилиндре ......................................................................................................... 49
2.4.1. Расчет кинетической составляющей давления в цилиндре . 54
Стр.3
4
2.4.3. Расчет процесса расширения .................................................. 59
2.4.4. Расчет индикаторного крутящего момента ........................ 60
2.5. Идентификация модели ................................................................... 63
3. Разработка алгоритма управления УОЗ и схемы регулирования
состава бинарного топлива ............................................................................... 64
3.1. Новые возможности управления ДВС при работе на бинарном
топливе ............................................................................................................... 64
3.2. Разработка алгоритма управления углом опережения зажигания
............................................................................................................................. 67
3.2.1. Разработка процедуры расчета УОЗ для достижения
максимального давления в целевом диапазоне ........................................... 69
3.2.2. Алгоритмическая реализация процедуры расчета ............... 70
3.3. Разработка способа устранения детонации с помощью бинарного
топлива ............................................................................................................... 75
3.4. Разработка схемы регулирования состава бинарного топлива ... 82
3.5. Проверка результатов работы алгоритмов на мате-матической
модели ................................................................................................................ 87
3.5.1. Моделирование процесса горения бинарного топлива ......... 89
3.5.2. Моделирование рассчитанных по предложенному методу
УОЗ ................................................................................................................. 95
3.6. Экологические
аспекты использования разработанного
алгоритма и схемы ............................................................................................ 98
4. Результаты экспериментальных исследований предлагаемого метода
управления ДВС ................................................................................................ 102
4.1. Программа и методика испытаний, эксперимента-льный стенд
........................................................................................................................... 102
4.2. Анализ результатов проверки алгоритма расчета УОЗ ............. 116
Стр.4
5
4.3. Анализ результатов проверки схемы регулирования состава
бинарного топлива .......................................................................................... 120
4.4. Анализ результатов проверки способа обработки детонации .. 127
4.5. Коррекция модели по экспериментальным данным .................. 129
4.6. Сравнение предложенного метода с существующими .............. 132
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 136
Библиографический список ............................................................................... 138
Стр.5