автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Межцилиндровые различия в карбюратном двигателе и воздействие на них через систему зажигания

ВОЛГОГРАДСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Ъа правах рукописи

КУЛИЧЕВ Владимир Борисович

МЕШЩШЩЮВЫЕ РАЗЛИЧИЯ В КАРБЮРАТОРНОМ ДВИГАТЕЛЕ И ВОЗДЕЙСТВИЕ НА НИХ ЧЕРЕЗ СИСТЕМ? ЗАЖИГАНИЯ

05.04.02 - Тепловые двигатели

Автореферат диссертации на соискание ученси степени кандидата технических наук

ВОЛГОГРАД 1991

Работа Бшюлнена на кафедре "Теореч ческиэ основы теплоте ки " Волгоградского политехнического института.

Научный руководитель

доктор технич-ских наук, профессор Г.Н. Злотин.

Научный консультант

кандидат технических наук, доцент Е.А. Федянов.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор В.Д. Сахаревич; кандидат технических наук, доцент О.И. Козлов. - Волжское объединение по произвсц ву легковых автомобилей.

Ведущее предприятие

Защита состоится "14" июня 1991 г. в II часов на заседании специализированного совета К 063.Т6.С2 в Волгоградском политехническом институте по адресу: 400066, г. Волгоград, проспект Ленина, 28.

С диссертацией мошо ознакомиться в библиотеке Волгоградского политехнического института.

Автореферат разослан мая 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд.техн.наук., доцент В.А.Ожогин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Межцилиндровые различия неразрывно связаны : топливной экономичностью и экологк .ескики характеристиками ЛВС. • 1нтерес, к этой проблеме особенно возрастает при создании, двигате-юй, работающих на обедненных гмэсях, где она является одной из гричин повышения неравномерности вращения вала двигателя. Эмз нэ-твномерность зависит как от кевдикловой нестабильности рабочего гооцесса, так и от межцилиндровых различий* (МЦР). В отличие от ¡ежцикловой. нестабильности МЦР показателей двигателя исследованы (ало. .

Изучешге особенностей формирования МЦР и их влияния на выходке показатели позеолйт найти рациональные технические решения, оправленные на улучшеые ха^-жтеристик двигателя. Внедрению тагах ехнических решений на серийных и перспективных двигателях должен пособствовать современна высокий уровень развития автомобильной лектроники.в том числе, микропроцессорных систем улпэвления р"бо-им процессом. Разработка, в .астности, алгоритмов управления уг-ом опережения з^шгания (УОЗ) и характеристиками исковых разря-ов, учитывающих наличие и влияние МЦР, является необходимым■шагом дальнейшему совершенствованию ЛВС.

Цель работы. Разработать аналитический аппарат, оборудование методику исследования, чтобы ра. штеым путем и экспериментально зучить величину МЦР, распределение по цилиндрам выходных показа-элей, а также факторы, _лиявдке на ¡и образование в поле экснлуа-ационных ре ммов. Определить на этой осковр связь кезду МЦР и по-эзателями двигателл в целом, вклвчая токсические харак. эристики, эедлолдать и испытать варианты систем зашганк.. и управления ими» ^средством которых можно воздействовать па различия для улучшения эрактеристик автомобильного двигателя.

Методы исследования. Проведение на ЭБи вычислительных экспе-дантов по разработапной математической модели с использованием тл этом методов математического планирования.

Экспериментальная проверка результатов вычислительных экспв-иэнтов, а также получение опытным путем дополнительных сведений причинах образования разбрсов по цилиндрам основных факторов, о Т? токсичны: компонентов, о возможных пут^х воздействия на ЩР.

Объекты исследовать. Исследование проведено для серийных ¡игателей семейства ВАЗ (2103, 21030 21081» 21083 , 2110).

Научная новизна. Разработана пригодная для изучения ЩР нате-

матичсскаь модель с оригинальными упрощенными алгоритмами расче процессов сжатия, расширения и параметро. конца процесса впус: при переменных значениях факторов, включая режимные параметры. 0; ределены величины и значимость ..¡ЦР показателей, установлены за» номерности образования и распределение индикаторных показателей ] цилиндрам в поле эксплуатационных режимов. Оценена роль разброс* ряда -факторов, влияющих на формирование ИЦР, и изучены некотор! причины появления разброса по цилиндрам состава смеси, их напол» "ия. Установлены зависимости МЦР индикаторных показателей от ю эффициента избытка воздуха, УОЗ и степени сжатия при различи частотах вращения и нагрузках. Показано влияние УОЗ на образован! различий выходных показателей. Разраб. ганы методики теоретическо: и экспериментального исследования МЦР и причин возникновения ра: брссов некоторых факторов. Составлены и реализованы программы д. изучегая МЦР с использованием ПЭВМ.

Практическая ценность. Создана математическая модель, "отор; позволяет ускорить работу по доводке двигателей с. целью снижения учета ШР. Определены метода снижения МЦР: на ре. гмах с полным с крытием дроссельной заслонки наиболое эффективно уменьшение раз< росов по цилиндрам значений коэффициента избытка воздух?., а п] прикрытых дросселях - УОЗ. Установлены варианты воздействия на !." показателей, обеспечивающие либо по. лиение равномерности прашек вала двигателя, либо увеличение мощности и снижение ¿исхода топл, ва для двигателя в целом. Показано, что для уменьшения МЦР необх< димо места разветвления впускных коллекторов относить возмон дальше от дроссельной заслонки.

Предложен и испытан вариант система 1 джигания, предусматриЕ) щий попарное по цилиндрам управление УиЗ и параметрами скрово] разряда, что обеспечивает сужение МЦг' во всем поле эксплуатации ных режимов расэты двигателя»

Отмечено, что с обеднением смеси эффективность предложешн мероприятий возрастает.

Реализация результатов работы. Результаты исследований преда тавлены для использования в КЭК КГЦ АвтоВАЗа.

Апробация работы. Основные положения диссертационной рабо1 докладывались на Всесоюзной (1990г.) и региональной (1938г.) нау ных конференциях в Нг-яем Новгороде, научных конференциях в МАДИ ВолгШ.

Публикации. Материалы по теме диссертации опубликованы в статьях, 2 тезисах докладов на Всесоюзной и региональной к^нфере]

циях, включены в 2 научно-исследовательских отчета, использованы в 2 авторских свидетельствах.

Объем работы. Диссертационнал работа изложена на 206 страшг-цах, имеет в том числе 42 иллюстрации, 36 таблиц, 141 наименование ■литературных источников. Она с-стоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность тс.и и сформулирована цель работы, приведено краткое ее omicai.ie.

В первой главе дан анализ работ, посвященных изучению величин МЦР и причин их образования , методов их исследования, возможных п.» ¿ей их учен и с никеля.

Отмечено, что имеются лишь разрозненные сведения о межцилиндровых различиях крутящих чоментов, "етснационной стойкости, токсических показателей. Не ясно, как меняются ML7 в зависимости от режима работы в пределах од: эго семейства двигателей.

В литературе указана величина разбросов по цилиндрам количественного состава смеси, коффициента наполнения, УОЗ, степени'сжатия, углов открытия клапанов, температуры стенок цилин. ров. Причины появления разбросов факторов обсуждены в работах В.И.Андреева, К.А.Морозова, Д.А.Рубца, Б.Я.Черчяка, Flnlay I.e., Woods W.A., Sag O.K. и др. Однако, не определена роль разноса каздого из "этих факторов в образовании (^Т в поле эксплуатационных режимов.

Анализ литературных источников, включа. патентную документацию, показал, что бс ьшинство технических решений, которгч пригодны для учета и снижения МЦР, связаны с совершенствованием систем питания и зажигания.

В настоящее время представляется одним из наиболее рациональных путей снижения и учета МЦР совершенствование систем зажигания. В этой связи особое внимание следует уделить теоретическому и экспериментальному изучению влияния УОЗ на МЦР, разработке и экспериментальной провь^ке предлагаемых технических решений для конкретных моделей двигателей и определению условий, при которых эти решения дают желаемый результат.

Во второй главе приведены блок-схема и подробный алгоритм нульмерной математической модели рабочего процесса в цилиндре серийного двигателя семейства ВАЗ, которая позволяет исследовать влияние факторов на образование МЦР выходных показателеЛ в поле эксплуатационных режимов, а также даны результаты проверки модели

на адекватность.

При построении модели широко использовались эмпирические з, висимости, получонные для исследовавшихся двигателей, что позвол ло приблизить описание рабочего процесса в ''цилиндрах к конкретно модели двигателя и реализовать два новых упрощенных алгоритма.

Первый алгоритм предназначен для расчета параметров в kohj впуска и основан на имеющихся для конкретной модели двигателе ре! рессионных уравне1шях, которые связывают значения расходов возду; . топлива, о также разрежения -а впускном коллектор с параметр^ характеризующими режимы работы ДВС.

Второй алгоритм разработан для расчетов средних показателе политроп сжатия и расширения с учетом изменения факторов и релза работы двигателя. При своей относительной простоте он обеспечивае удовлетворительную точность и сокращает в 25-bJ раз машинное вре мя, необходимое для расчета процесса, по сравнению с распростране ними методиками. Для реализации этого алгоритма применительно двигателю В/-я найдены переводные коэффициенты, связывающие значе ния среднеинтегральной температуры со среднеарифметической и ере; неэквивалентной со среднеинтегральной. Для процесса сжатия эти кс эффициенты соответственно равны 0,91 и 0,22, а для процесса расш рения - 0.9Т5 и 0,022.

Расчет сгорания проводился по ми годике, предложенной И.И.ВиС Используя указанные алгоритмы, а также коэффициенты влияния на ха рактористики сгорания Вибе, были рассчитаны показатели цилиндров учетом изменения факторов и режима работы. Коэффициенты влияния учитывают изменение: коэффициентов избытка воздуха и остаточных газов, УОЗ, тс шературы и давления начала сжатия, частоты вращеш Разработанная методика позволяет опереться на эксг°риментальны данные, полученные лишь н одном базов л режиме.

По экспериментальным данным, приведенным в литературе,- был найдены соотношения для расчета температуры поверхности надпорш невого пространства, температурных коэффициентов и тепловых эффек тов диссоциации.

Сопоставление расчетных и экспериментальных индикаторных диа грамм показало хорошую адекватность модели, причем адэкватност: возрастает то мере уменьшения нагрузки.

Дополнительно к основной програмп' моделирования рабочеп процесса в цилиндре разработан и реализован комплекс вспокогат'ль ных программ для ПЭВМ.

В третьей главе представлены ризультаты теоретического анали]

за влияния факторов на образование МЦР,. о также рассмотрит возможные варианта воздействия на эти различия.

Б ходе вычислительных гкспернывн-чв задавались разбросы одно- .. го из факторов при сохранение величины остальных на среднем по деигэтолю уровне. Рассматриваюсь, вызванные разбросами факторов изменения индикаторных показателей - мощности (М.) и уде .ьного расхода тошпгва Разность индикаторного показателя отдельного

цилиндра от соответствующего показателя условного цилиндра со сред-т..л1 по двигателю факторами, отнесенная к вычитаемому,- представляет собой предельное относительное отличи. (0 0.'При этом Отдельно -рассматривались отличия в чольшу;о (В+) и меньшую <В~) стороны от значония условного цилиндра. .Величии характеризуем работу "ли-да.^ующих" щи шдров п~ и "отста^к." по а Б"- наоборот. -Сумма этих отличий, которая определяет амплитуду (размах) различий •по цилиндрам для изучаемого параметр! (.УЬС1"-! !Б~!)', применительно к И^ характеризует коэффициент неравномерное. .1 двигателя.

Суша величин О, визг гашу действием • каждого фактора, дает относительную величину предельных МЦР на данном режиме. Отношение к этой величине соответствующего значения Б, вызванного действием отдельного фактора, определяет "вклад" разброса изучает, то фактора в формирование МЦР. • .

Исследование позволило разде "ить факторы по их роли в формировании МЦР на три группы: сильной степени в. шния (основные), средней и малой. К перр^й группе относятся -коэффициент избытка воздуха и У0?. Ко второй группе - степень с:::е ия , фазы газораспределения, коэффициент таполнения. К третьей - температура поверхности стенок, ограничивающих объем цилиндра. ;

При высоких частотах вращения и нагрузках' наиболее, существенную роль в формировали МЦР играют разбросы коэффициента избытка воздуха.

Роль разбросов 2(03 меняется с изменением режима рглоты двигателя. Она наибольшая при малых нагрузках и частотах вращения.

Вклад одного аз существенных факторов второй группы - степени • сжатия '(в пределах тех разбросов, которые характерны для серийных двигателей ВАЗ) не превышает, 25-40 % от максимальных значений МЦР индикаторной мощности, вызванных одновременным действием разбросов коэффициента избытка воздуха (а), У03 (О) и стелет! сжатия (е). ■г • ■ ■ Для анализа причин разной степени влияния факторов на МЦР на разных рь..шмах работы двигателя составлены уравнения, которые, например, для относительных отличий индикаторной мощности имеют вид:

П(»1)=Б*((^1/аа)*Ла+(М1/а8)*й8+(ЭМ1/а'е)*Ле) , (1

где Б - величина, постоянная для данного режима работы двигателя.

Из уравнения (6) следуе:, что величина МЦР выходных показателей двигателя зависит от величины разбросов факторов (¿а, А8, Ае), от их'средних значений, а также от характера зависимости выходного показателя от рассматриваемых факторов (Ш^/За, 31^/(39, 51^/с/е).

На рис.1 показана роль тих трех обстоятельств. Рис.1.а иллюстрирует различное влияние фактора X на пг-азатель У при различных кривизне и эксцессе зависимости У=Г(Х). Видно, что из-за большей кривизны кривой 1 при одинаковых средних значениях фактора X и его разбросах ((X -X* )=(Х"-Х)) двигатель 1 будет иметь большие различия выходного параметра У, чем двигаиль 2 (АУ1>ДУ2). На рис.1.6 показано влияние положения точки, соответствующей среднему значению фактора X, на кривой зависимости У=1(Х). Видно, ч о при одинаковой форме кривых и равных величинах разбросов фактора ((Х^-Х^ЫХ^'-Х^)) ВДР будут больше у двигателя . (ЛУ1>ЛУ2)1 т.к. средние значения фактора для двигателей 1 и 2 различны, а в интервале ...Х^' значение дХ/д! выше, чем в интервале Рис.1.в позволяет выяснить влияние различного разброса фактора X ((Х^'-ОЦ)>(Х£'-Х£')) при его одинаков_>м среднем значении и одной и той же зависимости У=Г(Х). Видно, что в этом случае разброс фактора X двигателя 1 вызовет большее различие параметра У, чем разброс того ко фактора двигателя 2 (Х^'-Х^). т.е.АУ1>АУ2.

Для количественного анализа зависимости МЦР от тех же факторов были пррвставлены в виде регрессис лшх уравнений, которые, например, для п=3500 мин-1, фдр=100 % имеют вид:

Б(н1)=0,17я1*х1+0,01ь2*х2+0,0092*х3-0.0н0»х| , (2)

Г(в1)=-0,3310*х1-О,0172»х2+0,0902*х* , (3)

где х,, х^• х3 - кодированные значения а, в и е.

На рис.2 представлены сформированные разбросами а, в и е предельные возможные и и предельные вероятные Г. Последние образованы разбросами факторов, £^висящими от режима работы.

Изложенные в глаяе результаты характеризуют предельные случаи образования МЦР. Фактически случайный характер сочетания разбросов факторов по цилиндрам может приводить к интерференции их вклада, что будет сопровождаться сокращением ЫЦР.

ДУ„

"тТ

Л

>

м

а) ЛУ^>АЪ

0 X' X X" X

г У А

б) ЛУ^АУр

О Х^ Х^ Х| Х^ Х2 Х2 * X

В) АУ^АУ,,

Рис.1. Образованно ЫДР при: а) различных характерах зависимости параметра У от фактора X; б) разных средних значениях фактора X; в) рг~личных величинах разбросов факторз X от его среднего значения. "Особое внимание уделено изучению эффективности воздействия ка 1ЩР через управление УОЗ в отдельных цилиндрах. Рассмотрение го. л-ли..дрового управления УОЗ обусловленно тем, что из-за разбросов факторов каждый цилиндр характеризуется в общем случае сво::м значением ОМ^/дО. По этой пр чине одна и та т корректировка УСЗ приводит в рг пых цилиндрах к различным изменениям выходного параметра, например,

Проанализированы два варианта. Первый предусматривает таксе управление УОЗ, которое выравнивает поцилшгдровне значения иняиса-

торной мощности и обеспечивает высокую равномерность ¿ращения двигателя, что требуется для повышения комфортабельности автомобиля. В основу второго варианта положен такой принцип регулирования УОЗ, при котором для данного значения коэффициента избытка воздух-в цилиндре обеспечивается получение максимального значения ^ или минимального

. Рис.2. Относительные предельные от^чия индикаторных показателей вызванные разбросами а, 6 и е по характеристикам: . а) внешней скоростной ; б) нагрузочной при п=3000 мин" .

Разбросы факторов Б №1) В (в1)

зависящие от п.ф^ X-X

максимальные — —• X---X

Исследование показало, что сокращение МЦР с целью приближения цилиндровых значений показателя к средней по двигателю . величине (рис.2), повышая равномерность работы двигат° ля,..может приводить на отдельных ронжах к ухудшению мощностных показателей, и росту расхода топлива для двигателя в целом. Расчеты .показали также, что при больших углах открытия дроссельных заслонок и значении п свыше 3000 мин-1 выравнить мощность по всем четырем цилиндрам за счет коррекции УОЗ практически невозможно.

Поиск значений я 03 , которые обеспс швали Си в цзшшдро максимальную ^ или минимальный (8 или в(£1)т1п), проводился по регрессионным уравнениям типа (2) и (3). Полученные таким

образом величины 0(%)та2 и 6(gi)£ain, а такие сотЕотствукщие ци-

линдровые значения разбросов a (D(a)) для n=3000 мин-1 и разных

( ПОК6

D(ct)

Фда показаны на рис.3

12 3 4 номер цилиндра

1 ? 3 4

номер цилиндра

12 3 4

номер цилиндр з

Рис.3. Относительный разброс КИВ по цилиндрам и оптимальные УОЗ для индикаторной мощности и удельного индикаторного расхог

ття г лтттгпп ттп ттяппичптгипА!' тяпя^гопитг». шгп ттптг п=ЛППП

лглива по нагрузочной характеристике при п=3000 мин ---- б) Фдр=60 Ж; в) фдр=2и %.

да

а) фдрИОО

'' Показано, что при установке в кавдом цилиндре УОЗ, обеспечивающего минимум )т3л), мокно снизить удельный индикаторный расход топлива и одновременно повысить индикаторную мощность. Так, при п=2750 мин-1 и фдр=60 % снижение gi и увеличение Н^ составит 9-10 %. При этом, правда, может ухудшиться равномерность вращения коленвала двигатлчя.

В ходе теоретического анализа установлено, что в двигателях ВАЗ цилиндры го своим показателям могут быть объединены попарно в две группы: первый-четвер^ый, второй-третий. Это обусловлено (рис.3) особенностями распределения смеси ло цилиндрам и позволило предложить более простой вариант управления УОЗ. Суть его сеодится к упрагтению УОЗ не в кэждом цилиндре, а в двух цилиндрах одной группы. Расчета показали, что этот метод дает результата, мзло от-

лпчанпщес- от тех, которье получаются при поцилиндроь-м управл УОЗ. В диссертации дано объяснение этог' положения.

В четвёртой главе описаны разработанные методам*, экспсри; тйлышо установки, а такке лань. результаты исследований поцил рошх . показателей в связи с некоторыми явлениями, которые м< протекать во впускном трубогфоводе.

.Была изучена возможность образования разброса количества 1 лазовоздушной смеси по цилиндрам я возникновения МЦР из-за попе 1шя в цилиндры смеси различного фракционного состава.

Установлено, что наименьшие МЦР имеют »'осто при работе дан теля на шзкокипящих фракциях, а наибольшие - на среднекипящих товарном бензине. Это позволяет утг рздать, что на распредоло смеси п_ цилиндрам оказывает влияние не только пленка топлива, и его состав в капельном состоянии (в каплях т.ллива вероятно п сутствиэ среднекипящих фракций). Роль фракционирования в образо: ник межцилиндрсвых различий возрастает но мере обеднения с.1' - си.

Корреляционный анализ показал при больших значениях те! ную прямую взаимосвязь между амплитудами скорост потока во впу< ном трубопроводе и коэффициентом избытка воздуха в цилиндрах. Иг чение колебаний скорости и давлений смеси позволило подтвердить же поггарг ю группировку цилиндров: первый - четвертый, • второй третий.

Для изучения влияния структуры потока во влускнс.,1 тракте да гателя на образование разбросов коэффициентов избытка воздуха наполнения была создана специальная без!Уоторная установка. Пров денные на ней эксперименты позволили выявить влияние сформирован го дроссельными заслонками распределения '-оростей по сечению тр провода на разброс по цилиндрам значена.» этих коэффициент з. Вли, нис дроссельных заслонок пас лет по мор* их прикрытия. При повыше: ней н&равношрг->сти поля скоростей по сечению ветви впускного ко. лектора в соответствующий цилиндр поступает более бедная смесь.

Бс указанной причина участки деления ветвеы впускного труб01 розода долкны максимально удаляться от дроссельной заслонки. Спрг водяивоегь этого положения подтверждается тем, что удаление в дв: гателе ВЛЗ-21Ш (по сравнении с двигателем ВАЗ-2ЮЗ) места делен* потока от дроссельной вас.юнки привело к существенному скинеш разбросов з наполнаки" цилиндров.

В пятой главо даш результаты экспериментов, выполненых на двигателях ВАЗ моделей 2108, 21081 21083 к 2110. Их статистически анализ подтвердил полученные на ос_*ове теоретических расчетов вы

воды о величине и распределении (в частности по парам цилиндров) мЦР; сложном характере их зависимости от режима работы; о величине разницы оптимзлышх значений У03 гк гашдрам; о том, "что УОЗ является тем фактором, с помощью которого можно воздействовать на величину МЦР.

На рис.4 для двух двигателей дфиведены пошшшдроЕые зпчешя •■ндикаторной мощности и ее среднеарифметическая по двигатели величина ; тем же показаны предельные значения МЦР индикаторной модности, определенные расчетом по модели ((А1^)геор). Видно, что экспериментально установлешше значения МЦР ^ не выход..за эти пределы.

N0 цилиндра N0 цилиндра

Р-с.4. распределение ивдикаторной мощности по цилиндрам с учетом значимости различий в сравнении с теоретической оценкой их максимальных величин:.а) при Ар =13,8 кПа; б) при п=2000 мин : к

Двг 'атель Цилиндровые Средние

ВАЗ-2108 ж я _ _к

ВАЭ-21083 О——О О—--0

Для изучения образования МЦР индикаторной мощност.. и приомл мых путей воздействия на них использове..лсь регрессионные ураЕ ния, связывающие МЦР с частотой вращения коленвала, разрешением впускном коллекторе и УОЗ. На рис.5 дан тимер, получаемой"та образом поверхности отклика. МЦР характеризуется в этом случае, эффициентом вариации индикаторной мощности ).

Как видно, существую"1 д^е зош наибольших МЦР индикатора мощности. Первс-1 лежит в области высоких частот вращения коленва и больших нагрузок, а вторая - в области низких частот вращения малых нагрузок. Отмечено, что при каждом сочетало! частоты враш ния и разрежения во впускном коллекторе имеется УОЗ, при котор МЦР индикаторной мощности минимальны. ' ; .

В области малых частот вращения коленвала и нагрузок значен дИ^/дв оказываются близкими к нулю. По этой причине поцилиндров управление УОЗ практически' ,ие меняет Г-ЦР индикаторной мощност Опыты, проведенные гфи таких режимах работы с использованием пп циалыюй лабораторной систем зажигания, позволяющей незэвиск регулировать ток индуктивной фазы'к продолжительность разряда, п

казали, что, варьируя этиш параметрами, можно снизить МЦР.. Например. при п-2000 мин-1, фдр=15 % и а=1,17 увеличение тока индуктивной фазы разряда до 200 ггЛ снизило «ЩР более чем в два раза.

Экспериментальное изучение токсических показателей позволило отметить, что наиболее значительно разнятся по цилиндрам выбросы СН и К0Х(например, до 140 % при работе двигателя ВЛЗ-2110 не режи-1 э с п=2000 мин и полным открытием дроссельной заслонки). Кз экспериментов следует, что, если довести работу всех цил"ндров до уровня наилучшего из них с точки зрения токсичности, то можно значительно улучшить экологические характеристики двигателя, например, на указанном Еыше рекима выоросы СО снизились бы в 3 раза, СН - в 2,16 раза, М0Х - в 2,77 раза. Существуют УОЗ, при которых эти различия минимал;..и, Отмеч^чо, ч^о и по ьлбросу токсичных компонентов цилиндры могут быть объединены в те ке группы: первый и четвертый, второй и третий.

Опыты показали, что в первой зоне (рис.*.) положительные результаты по сокращению дгчт поцилиндровоэ регулирование УОЗ. Тэким управлением УОЗ на ряде рехголоз можно снизить МЦР в 5,8 раза, повысить мощность двигателя до 10%, снизить токсические выбросы в СО, СН и Ж>х на 19 %. Полученные результаты roí .рят о тем, чю поцилиндровое управление УОЗ открывает дополнительные резервы обеднения топливовоздушной смеси ч, связанного с этим, улучшения топливной экономичности и токсических характеристик двигателя."

Отмеченная попарнаг аналогия условий работы цилиндров двигателей ВАЗ пзволила ■ выдвинуть как компромк сную идею управления УОЗ в каждой паре да; шдров.

Для проверки такого варианта управления УСч была собрана па базе серийных элементов специальная система зажигания. Ее испытание показало, например, что на двигателе ВАЗ-2110 при п=2750 мин-1 и Дрк=37,24 к11а упраяление УОЗ по парам цилг-дров позволило увеличить крутящий момент на 5 %.

На этом ке двигателе при частоте вращения 2000 мин""1 *' фд/.Ю0 % попарноэ управле!ше УОЗ дало возможность одновременно снизить содержание СН на 7,7 %, Н0Х на 11,9 %, увеличить крутящий момент на 3,1 %. Правда, пр" этом повысился выброс СО на 2,7 %.

В ходе "кспариментов была выявлена также разшща в детонационных углах между рассматриваемыми парами цилиндров. Установлено, что корректировку УОЗ по сигналу датчика детонации целесообразно проводить сначала только в паре первый-четвертый цилшщры. Такой подход к организации коррекции УОЗ оказывается в 2,5-3 раза болео

эффективш«.»!, чем отброс угла в делом по двигатели.

Опыты показали, что предлагаемый к тод регулирования УОЗ эффективнее, чем беднее смесь.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Создана адекватная математическая модель рабочего проце в цилиндре серийного двигателя семейства ВАЗ, включающая в с оригинальные, алгоритмы расчетов процессов впуска, сжатия и рас рения, которая позволяет исследовать образование МНР выходных казателей в поле эксплуатационных режимов. Составлен и реализо на ГОШ соответствувдий комплекс программ.

2. На базе модели изучена картин- образования предельных м цилиндровых различий (МЦР) индикаторных показателей, которая по верждена и дополнена экспериментами на песко^ких двигателях мейства ВАЗ. Отмечено, что эти различия достигают больших знзче ( до 10 % для индикаторной мощности и до 140 % для. токсчес выбросов) и меняются в широких пределах сложным образом. Послед говорит о том, что радикальное решение проблемы ЩР связано с : пользованием адаптивных систем регулирования.

3. По степени влияния на МЦР выделены три группы фаь.оро: Наибольшее влияние оказывает первая груша факторов - коэффицие: избытка воздуха и УОЗ. Среднее по си. J влияние имеют степень сж тия, фазы газораспределения, наполнение цилиндров, которое на о1 дельных режимах может быть значительным. Наименьшее влияние ока зывает разброс по цилиндрам температуры поверхности надпоршнево: пространства. Показано, что величина МЦР выходных показателе] двигателя завгсит не только от величины рс сброса фактора, но та] же от его среднего значения и от характера зависимости вь .одноп показателя от рассматриваемого фактора

4. Установлено, что в двигателях семейства ВАЗ при болыш нагрузках по особенностям работы цилиндры могут быть объёдине] попарно: первый - четвертый, второй - третий.

Существует тесная корреляционная связь разбросов по цилин, рам значений коэффициентов избытка воздуха и наполнения с пульс; циями потока, распределением шля скоростей во впускном тракте, фракционированием топлива. Лоцилиндровые разбросы значений эти: коэффициентов зависят при прочих равных условиях, от констру] тивных особенностей впускного тракта и их можно выявить при грх крутке двигателя, а также на созданной безмоторной установке.

Роль фракционирования и газодинамической обстановки ь^ впу<