автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Использование математического моделирования рабочего процесса для разработки и обоснования концепции эффективного управления углом опережения зажигания в ДВС

п и 9

ВОЛГОГРАДСКИ! ОРДЕНА ТВДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМШ!

гматпшшскш иветит

На правах рукописи

ФЕШНОЕА НАТАЛЬЯ АЛЕКСЕЕВНА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ^ТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПКЩИА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ И ОБОСНОВАНИЯ КОНЦЕПЦИИ ЭЛЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ УГЛОМ ОПЕРЕЙЕНИЯ ЗАЖИГАНИИ В ЯВС

Спонаадъность 05.04.02 - Тепловые диктатаяа

АВТОИЯЁРАТ диссертации на соисхшкв учакоЭ стегает кавдидата твигачэскет наук

Волгоград 1992

Работа выполнена на квфздре "Теоретические основы тешюте кии Волгоградского политехнического института.

Научные руководители заслуженный деятель науки и техн

РЬ, доктор технических наук, профессор Г.Н.Злотин,

кандвдас технических наук, доцент Е.Д.Федянов

Официальные, оппоненты

Ведущее предприятие

доктор технических наук, профессор И.Б.Гурвич,

кандидат технических наук, доцент Г.Н.Широков

Волжское объединение по производ! легковых автомобилей

Защита состоится " 16 " октября 1992 г. в 9 часов ва зас< ней специализированного совета К 063.76.02 в Волгоградском ю техническом институте со адресу: 400066, г,Волгоград, проа Ленина,'28.

С диссертацией кокно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " /У " сентября 1992 г.

Ученый секретарь сшциажзвраванного совета, кандидат технических наук

В.А.Охот

РОССИЙСКАЯ

I

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

Актуальность уемы. Повшеюю топливной экономичности ЛВС по-презшему остается одной из основных проблей при создании новт и ссвррщзнстьоваюш существующих образцов автомобюъннх двигателей. В яастоядое время к числу наиболее перспективных путай решения названной проблемы относится применение электронных систем управления рабочим процессом.

В бензиновых двигателях, язлящихся наиболее многочисленным типом силовых установок автомобилей, это в пврвув очередь системы управлеш:я углом опережения зажигания (У03)* в частности систеш ограничения детонации. Эффективность последних в значительной мере определяется залокекним в них законом коррекции УОЗ при появления детонации. Актуальной задачей является выработка рекомендаций, даодих возможность выбирать оптимальные для различных моделей двигателей законы коррекции.

Поль работа. Разработка математической: модели, позволяющей исследовать зависимость момента появления детонации и во интенсивности от рехимши» регулировочных и конструктивных параметров двигателя и на этой основе получать рекомендации по коррекции УОЗ в системах ограничения детонации»

Методы исследования. Теоретическое исследование влияния различных факторов на величину коррекции УОЗ в системах ограничения детонации, а также менцилиадровых различий в детонационных УОЗ осуществлялось на базе разработанной математической модели с использованием ЭВМ ЕС-(Об!. Экспериментальное изучение детонационных явлений в ДВО и определение некоторнх зависимостей, позволяло« оценить интенсивность детонации, проводилось на двух типах цвигагелей в условиях стендовых испытаний.

Объект исследования. Двигатели Волжского автомобильного заво-

аа.

Научная новизна. Разработана и реализована на ЭВМ математическая модель рабочего процесса ДВС для прогнозирования детонации, гчитывзщая прелишенные реакции в КС, позволяющая определять не только момент, но и интенсивность детонации. Предложен метод сцен-т интенсивности детонации. учитыбещей вероятностный характер ее гаявленая в отдельно взятом цикле. Разработан и реализовав алго-яитм для аналитического определения параметров в уравнении Вибе; мведены зависимости, позволявдиэ корректировать эти параметры в

•'• г V:;

зависимости от УОЗ. С помощью модели и в годе натурных эксперже тов изучено влияние конструктивных, рекимних и рвг-улйраеочшх фа торов на момонг появления детонации различной интенсивности и мэ • иилшцфовде различия в детонационных УОЗ.

Практическая ценность. Разработанные математическая модель метащки позволяют на стада разработки система ограничения дет нации проверить э4х|вктйшость различная законов коррекции УОЗ определить оптимальные для конкретных моделей двигателей парамат этих законов. Ценным инструментом для исследований работа ДВО принудительным зажиганием является созданная при участки авто электронная система управления УОЗ с переменили параметрам; алг ритма коррекции.

Практическая . Материала исследований работы двкг

гелей с системами ограничения детонации, а такте программ; для Э. позволяешь моделировать работу таких двигателей, переданы ь К Вольского обх-едоаеияя со производству легкових автомобилей. ÍT разработке скстемн ограничения детонации в ÍCTII АвтоВАЗа исшльз< ьана указавшая вшае система управления УОЗ с переменными параме раж алгоритма коррекции.

Апробация paooTti. основные положения работа докладывались обсуждались на научных конференциях ЕолгПИ (1988, 1939, 199» 1991, 1992), научной конференции МАЛИ (1992).

Публикации. По материалам исследований опублшсовано три нау ыые работы, получено авторское свидетельство кз изобретение.

Объем .дссертацгед. Диссертация состоит из введения, чзтнр< глав, севдх выводов, списка литературы а приложения. ОСаий. объ< работы - 140 стр., в том числе 40 иллюстраций. Список лйтерзту; составляет 136 наименований, в том числе 86 на иностранном язцке

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

В первой главе стоЕвден. обзор литературных источников но те) данной работа, которкг показал, что поБааение степени сжатйк а: темобилышх бензиновых дакгателей остается серьезным резервом ул; чтения их топливной ькономачносгк. Как известно, основным прэпя: ствкеы, сдертавакак« дэстЕкение оптимальных с тсчгд зрения расх; дов топлива степеней скатая, является детонация, проблема борьба которой осложняется кесгткими ограничениями по токсичности. Исрж доЕаянем тгрнророды детонагак в ДБС и способов борьбы с ней з.антз:

ллсъ многие уче:ме, в том числе А.К.Воинов, А.С.Соколик, И.й.Вибе, В.К.Глэдшэе, H.R.Ricardo, D.CutUer, ff.Iee, H.J.Sohaefer, W.R.Le-pparú, C.Westbroolc и др. Откачено, что по 'наиболее распространенной точке зрения стук в ДВС является следствием развития предала-мешшх реакций и последуодаго самовоспламенения части тошивовоз-душной смеси, находящейся в камере сгорания (КС). 3 последнее время установлено, что появление стука и его интенсивность в отдельно взятом цикле есть явление случайное, зависящее от индивидуального циклового процесса горения и коррелирующее только с нарастанием давления и температуры в этом шслэ. Для всей совокупности рабочих тислов интенсивность стука зависит от доли циклов с детонацией. •

В настоящее время одкем из наиболее перспективных способов борьбы с детонацией является создание электронных систем ограничения детонации (СОД), устраняющих или снажгших стук путем- коррекции У03 но сигналам специального датчика. Системы такого Tima представлены в многочисленных патентах и авторских свидетельствах, вместе с тем общие концепции их построения разработаны недостаточно. В современной практике алгоритмы коррекции для СОД подбираются на основа экспериментальной проварки нескольких вариантов, 'общие рекомендации по их рациональному выбору, а также определению необходимых параметров практически отсутствуют.

Супесгвенную экономию при проведении подобного рода исследований мохет дать применение математических моделей, воспроизводящие работу двигателя с детонацией. Разработкой таких моделей занимались . В.Я.Черняк, А.В.Капустин, А.А.Кельин. М.В.Дульгер, В.Ли, E.H..Janes, K.Preschsr, M.P.Halsteaá, J.C.Llvengood, P.C.Wu и др. В результате рассмотрения различных способов моделирования момента начала детонации в цикле.отмечено, что в сушоствутлх моделях не оценивается интенсивность детонации.

Глава завершается формулировкой целей и задач исследования. .

Во вто-рой главе описывается разработанная двухзенная математическая модель рабочего процесса ЛВС для прогнозирования момента появления детонации в циклэ и ее интенсивности. Камера сгорания условно делится тонким фронтом пламени на две зоны: продуктов сгорания с параметрами Vb,mb,Tb и свежего заряда с параметрами Т^, Принято, что кавдая из зон представляет собой однородную газовую систему и давление в каждый момент времени одинаково по всему объему КС; масса смеси в рабочей еолости цилиндра в течение цикла считается постоянной; энергия, выделяемая в ходе реакции горения,

остается з зоне продуктов сгорнная. Отличительной особогшосгьс мо-дрли является то, что в ней учятываотся влкялке яредалзшкка: реакций не разогрев свэкбго гарада.

Модель базируется на системе дифференциальных урашекЖ - сохранения объемов (1), массы (2,3), ааерпш (¿,5), уравнений состояния (6,7) для оАйих зся:

\ + -.V , (1 )

®ь - - < • ( г )

\ - тв. А , ( 3 )

С!„т, • яи- г.-ГУ 33

•Р = оУ + с Т т V Р. Т ¿V

и и v.. и и и V. Ъ

р

р с.

П..

( 4 ) .

---——•V- ' 5 >

( € )

( 7 }

где х - доля вытореЕшэго топлива;

юа- общая масса заряда, равная ти; Цр - теплота, выделившаяся в результате сгорания тетива; <Зп - теплота, виделяБОаяся от предллауешшх реакция;. а2» к а2а" коаф^щкекты теплоотдачи для сок свекегс заряда в продуктов сгорания соответственно;

Г,а и 3?ь - площади поверхности цклвкдрз, соприкасающейся со

свеяим зарядом и продуктами сгорания соответственно;

с( и со - кзохорные кассовые теплоемкости свекэго заряда и Ъ

и продуктов сгорания соответственно; с - кзобзрная массовая теплоемкость свежего заряда;

*и

Йи - газовая постоянная свекего еаряда. Точка над переменной в уравнешмх обозначает, во производнук по углу повороте колаивала.

Приведенная система уравнений дошяюца соотношениями. пор-воляквдаш опрздсдять состоянии заряда в цшашдре к моменту качала сжатия» теплоту сгорзадя рабочей смас?., коэффициента текяоотдачи

и

и

р

а2» и аЪ° CkoPogti тепловыделения от предплачошшх решений рассчитывалась по формуле:

Од - JslbL.Лй-.1.С».врГ- -в- 1 . ( 8 )

^ та/30 rau I Т, J

где А к В - числовые коэффициенты, v - порядок реакция, С - концентрация пароз топлива. Для чахогдения доли х выгоревшего топлива использозано известное уравнение ii.li.Bx6e: .

эхр

-6,903

■(тГ

( 9 )

Значения показателя характера сгорания m и условной продолжительности сгорания <$г определялись экспериментально для одного, так называемого "опорного", рекимз работа двигателя. Для этой цели Сил разработан специальный, ориентированный на применение ЭВМ, алгоритм и составлена соответствующая ему программа. Для пересчета значений и з ф, оря изменении ренима работы использованы известные уравнения P.Csallnara к G.Woschni, Тек как они не уштаваят изменение динамики тепловыделения при варьировании У02, были выполнены специальные исследования. В результате для двиготелай ВАЗ были получены следущие зависимости:

и = о0'- ои •< в - ej , ( ю .)

Ф. = <Р. + 0,25-( 9 - вс) 11 , ( 11 )

"о

где 0, - углы опережения зажигания соответственно на данной и спорном регимзх в град.ПКВ,

W = 1 + 0.52-4- • < 12 )

Прогнозирование момента возникновения дотонашш в цикле осуществлялось с помощь» интегрального критерия Livengoocta и wu: t

■ J йх > 1 . ( 13 )

о

где t - время,

- период задержки самовоспламенения.

Для расчета выбрана формула Douauda и Eyzata, однако кос дования показали, что для прогнозирования самой слабой, начальн детонации, входяшкй Е нес числовой коэффициент должен быть увели в два раза. При этом указанная формула имеет вид:

хи

где СМ - октаноЕое число топлива.

Для оценки интенсивности детонаши при моделировании ссрэ нонкого цикла предложен критерий х , ггаедстьвля.кщЕй собой .'сра,

КЗ

Hie (с учета» циклов оиз Аогонации) значена« доли детонирую® топлпвоЕоздаиной смеси:

х - X х (1 - К )-х { (5 )

КД а КД Д Кб' •

где Кд - доля циклов с детонацией в обвдм числа рабочих циклов; г - доля тошшвовоздушной сие си в цилиндре, не успевщ<

КД

сгореть к моменту возникновения детонации;

хк6 - доля топлива, остающегося несгоревашы к тому не момек'

в циклах без детонации.

Величина х„ вычислялась как t - х , где х - доля топлива, bi кд д д

гореваего к моменту появления детонации.

Количественная оценка была выполнена на основе литерату} них данных для трехуровневой шкалы интенсивности детонации. Пр; нято, что на начальном, нулевом, уровне стука ге 0,2; на пе]

КД

всм - хкд£ 0,3 и на втором - хкд>0,3. Величина гкб, определяв мая полнотой выгорания топлива, была принята равной 0,005. В свя; с отсутствием в литературе единой точки зрения на величину .часто-: следования детонационных циклов Кд были проведены специальные экс перимонтальше исследования.

Для решения системы (1).. .<Т) использован метод Рунге-Куг с расчетным шегом Л(рр по углу поворота коленвалэ.

Третья глава посвящена экспериментальному определена^ вероя! костей -появления детонации в цикле и проверке адекватности ыэдел; ß ней описываются объекты испытаний (двигатели ВАЗ-2108Э- и ВАС 2t10), испытательный стенд, контрольно-измерительная аппаратуре систеш управления УОЗ и регистрации детонационного сгорания, качества устройства управления использовался один из бдокой разрг ботанной и изготовленной при участии автора системы управления УС с переменным алгоритмом коррекции угла то сигналам датчика детона ции. В состав систеш входит блок выделения детонационного сигне

ла.'к входу которого присоединялись резонансный-либо шиоокополос-' ный виСргшсчшю датчики. Используя указаишо устройства была соб-рвча измерительная схема • (рис.1), которая позволяла опрод^лять от-номенне общего числа рабочих циклов к числу ;(иклов с детонацией. Велтетга обратная атому отнопечию давала значение Кд. Кроме того, сигнал датчика через специальный усилитель выводился на катодный и шлейфовкЯ осциллографы.

Частотомер Ф 5041

! ' Ч

Сход 1 О Вход г О

Сигнал поел« компаратора

Порог напряги ния и„„ шр

■Сигнал от датчика детонация'

Регулировали» порога

О

О-

о—

О

Елок

шигелеши детонации

<

Установка УОЗ ^

Общее число работах циклов

Сигналы начала отсчета и управ-' лекия импульсами ст двигатэля

Сигнал зажигания к коьмутетору'СУ

о~

Еяок управления УОЗ

<

__3

Где. 1. Схема измерения частота следования детонацкошкх сягналсз

Зксперименты проводились на установившихся реж-лмах при работе ДЕКгателя по внешней: или близким а пей частичным скоростиш характеристикам. На каждом рзжкмэ величина УОЗ постепенно увеличивалась до получения различии уровней детонации. Для повышения надежное?:! данных о величине сигнала датчика, соответствующего появлению детонации, она измерялась двумя способами: с помощью входящего в си-

стому управления УОЗ блока выделения детонации и на основе обработки ряда последовательных сигналов, записанных на осциллограмму. Б первом случае опорное напряжение компаратора в блоке выделения детонации находилось для каждого решма по максимальной величине сигнала датчика при работе двигателя без детонации. В результате обоими способами получены близкие значения пороговой величины сигнала датчика и установлено, что с ростом частоты вращения оно возрастает примерно по линейному закону. •

Опираясь на найденные пороговые значения сигнала датчика детонации, были выполнены как непосредственные измерения величины Кд с пошцьы указанной вьше схемы, так и ее определение по интегральным распределениям сигнала датчика, полученным в результате обработки осциллограмм. В первом случае Кд находилось как среднее для 50 последовательных замеров этой величины. Установлено, что зависимость К ='(У03) имеет характер, близкий к экспоненциальному (рис.2). При этом зона, в которой величина Кд начинает заметно возрастать, относится к начальным уровням детонации. Сопоставление значений К , полученных обоими способами, позволило принять г модели Кд = 2 % на границе нулевой и первой степеней детонации и = 7 % на границе первой--второй степени. На основе указанных значений были определены величины критерия интенсивности детонации на ее различных уровнях: на нулевом - х.сд = 0,С05... .0,009; на первом - х„„ = О,009...0,026; на втором - 5 > 0,026.

КД Л,Д

Проверка воспроизводимости моделью индикаторного процесса была Ешолнана путем сопоставления расчетных и опытных индикаторных диаграмм двигателей ВАЗ-2108Э и ВАЗ-21С1. Получено хорошее.совпадение расчетных и экспериментальных кривых: расхождение по давлению не превосходит 3,7 %. Правильность во спршз ведения моделью картины изменения эффективных показателей двигателя была подтьергде-на расчетами нагрузочных и рзгулкрозечнах (по УОЗ и по а) кьреч-теристик. С целью оценки адекватности воспроизведения моделью детонационных УСЗ и интенсивности детонации были найдены экспериментально с использованием методов планировании зкепзрикентов их значения для различных уровней стука, осредленные по партиям топлива, атмосферному давлению и относительной влажности. В ходе экспериментов варьировалось октановое число топлива. Сопоставление получениях углов с расчетными пока с-ало, что модель удовлетворительно воспроизводит как значения УОЗ, соответствующие появлению детонации, так и ее интенсивность.

ПКВ,' а на границе между первым и вторым уровнями доходит до грзд.ПКВ.

К —

6.0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11

Рас.4. Зависимость детонационных углов опережения зажигания от

от степени сжатия при г. = 2000 мин

-1,

и™ = 100 •ДР

Максимальный мвшишвдровий разброс значений а вызывает н колько меньше различия в детонационных углах, чем шкоимзль разброс по е. IIa режиме полной нагрузит и а = 2000 мин-1 при в уровнях cryps различия достигают 2 град.ПКВ, а на полной нагру и п = 3500 ш"1 (ркс.5) - примерно 5 град.ПНЗ. Однако, если ср кивять различия для средних при массовом производство двигате значений отбросов как по е, так и по а, то последний фактор д несколько больший вклад в межцилиадровые различия в дегонацион углах, чем первый.

на последнего варьировалась в пределах 0,3...1,1. Было получено, что при веек степенях скатая и на всех частотах вращения наиболь-. шее значение получаемся на слегка обогащенных смесях. Как

по мере обеднения смеси, так и по мере ее дальнейшего обогащения ДвД2_о уменьшается. Однако в указанном вше диапазоне варьирования величиной а изменения ДЭда_о не превосходят 20 %. На основе этого, а также, имея в виду, что детонация чаще всего возникает при работе двигателя на слегка обогащениях мощностшх составах смеси, еде- . лан вывод о нецелесообразности учета влияния а на величину шага коррекции в системах ограничения детонации.

Для изучения особенностей коррекции У03 в СОД при работе двигателя на обедненной топливовоздушной смеси был выбран реккм с нагрузкой, соответствующей 80 % открытия дроссельной, заслонка. Рас- ' чаты, выполненные при варьировании а в диапазоне 1 < а ^-1,4, показали, что по мере обеднения заряда разница в значениях. ед для границ нулевой и второй степеней детонации резко уменьшается и при. а = 1,4 практически сразу,наблюдается переход от бездетонащокной работы ко второй степени детонации. Аналогичная особенность отмечается и при других частотах вращения, а также при повышенных .степенях сжатия. ; >

Для исследования шишыя .мэгсдалккдраЕых различий в углах начала детонации на выбор алгоритма коррекции была выполнена, оценка величины_этих различий и изучен вклад отдельных факторов в их формирование . На основе литературных- данных были выбраны следующие три фактора: степень сжатия, коэффициент избытка воздуха, температура стенок камеры сгорания Т . Величина максисмальных разбросов значений факторов по цилиндрам составляла: по е - t 0,3 едшшцы, по а - * 13 %, по Тсг.- ♦ 20 К. Установлено, что межцилиндроше различия в детонационных УОЗ ,за счет разбросов в значениях е на полкой нагрузке и п = 2000 мин-1 <рпс.4) могут достигать 2,5.i.3,5 град.ПКВ.- Следует,- однако, иметь в виду, что в условиях массового производства максимальное расхоздение в величине е в отдельных цилиндрах будет иметь место лишь у относительно малого „числа двигателей и поэтому средняя величина мэкцшшдровых разбросов в^, обусловленных рассматриваема фактором, у большинства .двигателей бу-' дет заметно меньше указанных предельных значений. ..С. повыаениом частоты вращения меидошдровые различия ' в детонационных УОЗ, вызванные разбросом значений е, увеличивается. При п -.3500 мин-1 на границе стука нулевого уровня различие 8 составляет уже 4 град.

слизка к линейной. Для исмадоваБшкся дагг&гелвЯ БАЗ онэ :лс бF'íb огшсань ур^глешем:

7 5. ( Í6 )

¿V» = 2>3 - ü'6-<

С,05 0,04 0,03 0,02 0,01

1 1 i i ¡ I

■А&др-С JB.k-p, 1- ДЭ, 1 й-0 ,

i 1 1 1 ! 1 | i TT i iT

1 1 t j ¡ » i . ! i ■ -

! 1 / 1 ¡ 1 1 I 3 /

¡ | / i 1 / 1 1 1

1 / 1 —и 7 ¡ —-u

1 ! 1 1 / 1 1 /

t 1 1 i / I /

1 1 1 ! J i / / 1 I

!¡/lMM[/!llll|/ll!l

УI 1 i УI 1 \ W\ М 1 1

14

16 18

24 26

'28

. е

го гг

град.1

Зависимость интенсивности детонации от угла опережения

Рис.3

зажигания на режиме: п = 2000 мин, ф степенях сжатия: 1 - е = 10,8; 2

. - 100 %, при различных ■ е = 9; 3 - е = 8. '

С ростом частоты врздекия в диапазоне п = 1500...3000 мин" круч зна кривой гкд=Г(У03) почти ер меняется, поэтому шаг коррекции жет оставаться постоянным. При частотах вращения больше 3000 крутизна этой кривой заметно снижается и шаг коррекции з этой ■ с ласти должен увеличиваться. 1'сслздоваше зависимости требуемой в личины шага коррекции от коэффициента избытка Еоздуха а провод лось отдельно для двигателей с обычной рсгулгровкой системы пит кия» то есть работающих да топливовсздушна: смесях, состав котос близок к стсхиомегрическому, и для двигателей, рэботавдих на бе жж или свэрхбедных. смесях.

При моделировании цикла с обычным регулированием по авали1!

! г ........!

1

1

/ С <

/

/ / ---

/

/

/

/

!

г 1

( -- —О— .....

1С 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

е

град.ШШ

>ис.2. Зависимость доли детонационных циклов от УОЗ при 1 = 2000 мин"1, бензине А-76: а) <рда = 100 % ; б) <рда = 80 ■%■

В четвертой главе Рассматривается применение разработанной (зли для виоора параметров алгоритма коррекции УОЗ в системах .аннчения. детонации шогошшшдровых двигателей. Выло проведено ■яздование влияния конструктивных, регулировочных и рэшшшх па-ютров двигателя на величину коррекшш УОЗ в СОД. Согласно пред-'аемой методике оценка необходимой величины коррекции производи-ь по различию А8Д,_о меаду углами начала детонации нулевой и рой степеней. В частности, изучалось влияние степени сжатия е, <йищентз избытка воздуха а и частоты вращения п. Из рис.3 вид-что с повышением степени сжатия разница Д9дг _о между граничны-значениягли УОЗ уменьшается. Установлено, что эта зависимость

град.ПКВ

40

33

36

34

32

30

28

0 »7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 а

■у.с.5. Зависимость датонадаошшх -углов опереа-эния з мигания от ко-НИииента избытка воздуха при в = 9: n = 35С0 иин ; = 100 Я.

Несовпадение средних те:пэрытур стзнок камер сгорания отдель-иис цилиндров на 4С к вызывай? различие в датоиационгаа УОЗ при--герно на 1,5 град.ПКВ, и это различие практически не зависит ни от ситенсивности стука, ей от частота зращання.

Полученные результата показывают, что мегщиливдровые различия i детонационных УОЗ могут до с .иг ять значительной величины а поэто-iy они доллшы учитываться в системзх ограничения детонаций. В слу-ье, когдв мохцшшндровые разлгся в детонационных УОЗ превышают одного цилиндра, целесообразно введение поцшандровой кор-акции угла. Если рассматриваемые межцялиндрошз различия меньае 9дг-о и поцаливдровая коррекция но предусмотрена, то различие в етокашюншх углах мевду цилиндрами следует перекрывать величиной ara коррекции.

В дв'сзтелях с впрыском, особенно с распределенным, в г.ото] обеспечивается высокая равномерность состава смеси по цилиндр: ыежциливдроБнэ различия б детонационных УОЗ будут меньше, чем карбюраторных ЛВС. В зтих условиях можно предполагать, что при» некие поцкливдровой коррекции УОЗ е системах ограничения датона! будет, лак правило, нецелесообразным.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ¡1 BLSUSJ

1. Разработана двухзоннзя математическая модель рабочего ш ла бонзинового ЛЕС, использующая описание процесса сгорания по I бе к обеспечиващая прогнозирование момента появления -детонацис кого сгорания к его интенсивности. Модель отличается учетом теш выделения от предпламенных реакций в зоне свежего заряда к ор:п нэльккм способом оценки интенсивности стука, позволящш связ; моделирование оерэдаэнного цикла со случайна/ характером аоявле* детонации е кагдем из реальных последовательны:', цикле:;.

2. Создано орогр&юше обеспечение медели, киавчаздэе осас кую программу, которая реализует собственно модель рабочего шк: и ряд всяокогательных программ для обработки результатов экспе] ментов и подготовки исходных данных для основной программы.

Предложен оснеьтнрсБанный на OBii метод определения показа1: ля гг. и продолкительности сгорания <р, а уравнении Вкбе по экспе] ментальным индикаторным диаграммам.

3. Проведено аппаратурное оснащение испытательного .стен: вклжчавдее разработанную и изготовленную при участии автора ci цнальнув систему управления УОЗ со встроенной системой ограничь детонации, переменным алгоритмом коррекции и блоком выделения ; тонационного сигнала. Аппаратура позволяет регистрировать сипи пьезоэлектрического датчика детонации и определять частоту еле, вания сигналов различной амплитуды.

I. Предложены методики определения пороговых значений сип лов от вибрашошшх датчиков детонации, а такая частоты следа еэ; детонационных циклоп.

5. Экспериментально найдены доли циклов с детонацией в об; числе рабочих циклов. Для ксслвдоваввшсся двигателей ВАЗ эти д< составляет: на границе нулевой и первой степеней детонации - 2 на границе первой и второй - 7 %.

б. С использованием созданной математической модели выполнены исследования влияния конструктивных., регулировочных и режимных параметров ДЕйгателя на ептимальну» величину -вага коррекции УОЗ в системах ограничения детонации, проведена оценка мехцилиндровых различий в детонационных УОЗ и вклада отдельных фэкторов в их формирование, изучены особенности корремшк УОЗ в системах ограничь-икя детонации для двигателей с обеднением заряда, что позволило сделать елвдупсин вывода:

бл. С повышением степени сжатия оптимальная величина аага коррекции линейно уменьшается. Для двигателей ВАЗ в диапазоне • е = 8. ..п уменьаенке составляет 0,6 град.ЯКВ при увеличении степени сжатия кэ единицу.

6.2. Частота вращения влияет не величину шага коррекции только при п > 3000 мин-1, где оптимальный шаг коррекции следует увеличивать.

6.3. Для двигателей, работающих на топливовоздушных смесях, состав которых близок к стехиомзтричоскому» вариации коэффициента избытка воздуха не влияют на величину оптимального шага коррекции, которая определяется на моыностнсм составе смеси.

6.4. Существование меатдиздрозше различий в наибольшей степени обусловлено меэдшщдравыми разбросами фактической степени екатия и коэффициента избытка воздуха. Максимальному наблюдаемому разбросу любого из указзншх факторов соответствует различие детонационных УОЗ в несколько градусов ШШ. С ростом частоты вращения Ееличина указанных различий увеличивается.

6.5. Мекпилиндрорые различия в детонационных УОЗ в двигателях с к&рЗюрзторнш смесеобразованием таеют достаточно большую величину и должны учитываться в системах ограничения детонации. В тех случаях, когда эти различия в одном цилиндре превыиавт разницу детонационных углов, состветству-одах границам второй и нулевой степеней детонации, целесообразно применять поцилиндровое управление. В случае, когда межцилиндровые различия меньше указанной разницы граничных УОЗ, их следует учитывать яри выборе шага коррекции. В двигателях с распределенным впрыском топлива, обеспечивающим высокую равномерность состава смеси по цилиндрам» и малым технологическим мекцшшндровым разбросом в значениях е пощшшдровая коррекция УОЗ, по-видимому, нецелесообразна.

6.6. При работе двигателя на сильно обедненных топливовоздушных смяслх по мере обеднения смрси расхождение в УОЗ, соответству-

ша появлении дегоноши; различной степени, сокращается. Ьто позволяет прь разработке систем ограничения детонации для таких двигателей 'предусматривать малый, не аревыпавдчЯ 1 грзд.ГОС, шаг кор-рладаи, но затрудняет создание систем, способных ограничивать детонацию па начальном уровне.

7. Ризультаты исследований переданы для использования ъ ЮТ АвтоВАЗа.

Основше полокешя диссертации изложены в следующих работах:

1. A.c. N 1733673, МКЧ F 02 Р 5/145. Система управления угло* опорехэ»шя зажигания по началу детонации / Федянов Е.А., Ку-личев В.В., Фодяново H.A.; ВолгПК.- Я 4788220/2!; Ззквл. 01.02.90; Опубл.1992, Бюл. 11 18.

2. Злотин Г.Н.» Фодяиов Е.А., Федннова H.A. Выбор алгоритма коррекции угла опережения зажигания в системах гашении детонации с помощью катиматическсго моделирования // Двигателе строение.- 1991.- N8-9.- С.22-24.

3. Злотин Г.Н., Федянов Е.А.» Фодяноза H.A. Математическая модель для прогнозирования момента появления детонации / Волгоград. политехи, ин-т.- Волгорад» 1991. - 17 е.- Деп. в НИ-Истандартавтоселы'лзмаде 7.08.91, N2116.

4. Злотин Г.Н., Федунов К.А.» Оедянова H.A. Определение момента начала детонации при моделировании рабочего процесса ДВО // Дьигзтелэстрооние.- 1991.- N12.- С.33-35.

Материалы диссертации вошли ь научно-исследовательский отчет: Исследование электронных сапт управления рабочим процессом двигателей ВАЗ: Отчзт с НИР / Волгоград.политех.ин-т: Руководитель Г.Н.Злотин.- Ко ГР 0:840062924.- Волгоград,1989.-I46с.