автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Многофакторное управление углом опережения впрыска топлива автотракторного дизеля

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ

УДК 621.436.038.5

ЦУЙ ЧЖЭНЛАЙ

МНОГОФАКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ УГЛОМ ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА АВТОТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ

05.04.02 - Тепловые двигатели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск

1998

Работа выполнена на кафедре "Двигатели внутреннего сгорания" Белорусской государственной политехнической академии.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент, заслуженный работник транспорта БССРБренч М.П.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор,

Разумовский М- А.}

Оппонирующая организация - ПО "БелАвтоМАЗ".

Защюв диссертации состоится § декабря 1998 г. в 14.0р часов на заседании докторского совета по защите диссертаций Д 02-03.04 При Белорусской государственной политехнической вка-демни по адресу. 220027, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 65, Белорусская государственная политехническая академия, тел. 232-

С диссерггаиией можно ознакомиться в библиотеке Белорусской государственной политехнической ахадемии.

- кандидат технических наух, Сушко А. А.

81-86.

Автореферат разослан ¿^С-/^ 1998 г.

Уигиый сегпетапк совета по зашите /7

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации

Анализ тенденций развития современного дизелсстроения свидетельствует о том, что одной из первоочередных задач совершенствования дизелей является повышение их топливной экономичности и снижение вредных выбросов в отработавших газах. Это основные направления повышения конкурентоспособности дизелей в условиях уменьшения запасов нефти, высокими ценами на нефть, ужесточения норм национальных стандартов на содержание токсичных веществ В отработавших хазах.. Угол опережения впрыска топлива (УОВТ) является одним из основных параметров системы топливоподачн дизеля, оптимальный выбор которого на данном режиме позволяет получить наилучшее характеристики дизеля по топливной экономичности, яымности и токсичности отработавших газов (ОГ). шумности и ряду других показателей.

Исследования разных авторов и практика моторостроительных фирм показывает, Что выбор УОВТ Целесообразно осуществлять с учетом многих факторов - скоростного и нагрузочного режимов, режимов наибольшего выброса вредных веществ, температуры охлаждающей жид-копи и других параметров. Итогом выбора УОВТ является разработка алгоритма функционирования устройства для управления УОВТ. Алгоритм функционирования - основа создания микропроцессорных систем управления. Алгоритм функционирования индивидуален для каждого двигателя, он Может использоваться в качестве коммерческого продукта. Приведенные положения показывают потребность М актуальность разработки алгоритмов многофакторного управления углом опережения впрыска в дизеле.

Цель и задачи исследования

Целью данной работы является разработка методики создания алгоритма функционирования устройства опережения впрыска топлива в автотракторном дизеле, что позволит уменьшить расходы топлива, шум двигателя и выбросы вредных веществ.

Для достижения указанной цели потребовалось решить следующие задачи:

1) информационное исследование литературных источников для определения тенденций изменения УОВТ при разных режимах функциониро- ; ваши дизеля;

2) разработка методики определения базовой характеристики управления УОВТ для выбранного объекта исследования и сбор экспериментальных данных;

3) составление алгоритма функционирования возможного устройства управления УОВТ;

4/разработка схемы функционального модуля "угол опережения впрыска" и подпрограммы расчета угла опережения самовоспламенения;

5) сравнение результатов расчетных и натурных исследований по влия-11ШО угла самовоспламенения на показатели рабочего процесса дизеля.

Научная новизна работы состоит: 1

1)в разработке методики составления алгоритма функционирования устройства опережения впрыска топлива в автотракторном дизеле;

2) в дополнении к математической модели рабочего процесса дизеля в виде подпро1рамыы расчета угла опережения самовоспламенения;

3) в том, что предложено понятие "функциональный модуль" - совокупность главных и вспомогательных функциональных элементов двигателя, определяющих канал влияния избранной функции (действия) На выходные параметры двигателя (индикаторные 1шн эффективные)]

4) в предложенном способе оценки зоны установочных УОВТ по условию минимального расхода топлива.

Практическая значимость полученных результатов

На основе предложенной методики возможно определение базовых характеристик управления УОВТ конкретного типажа двигателя и коррекция их с учетом специфики работы транспортного средства. Разработанные на этой базе алгоритмы функционирования являются основой создания микропроцессорных систем управления "УОВТ в дизелях.

Экономическая значимость полученных результатов.

Разработанная в диссертации Методика составления алгоритма функционирования устройств опережения впрыска топлива может использоваться в качестве коммерческого продукта. Многофакторное регулирование УОВТ в дизеле позволяет уменьшить удельный оценочный расход топлива на 7-8%, на 2-2,5раза уменьшить выбросы оксидов азота N0*. на 8-9% уменьшить шум двигателя.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Результаты информационного исследования по выявлению взаимного вга!янля режимов работы двНгаТеля, Показателей рабочего Процесса и угла опережения впрыска. ;

2. Методика составления базовой;и рабочей характеристики управления УОВТ в дизеле с учетом коррекции по режимам работы н представления ее в вид? объемной 3-мерной гшаграммы и й аналитической форме.

3. Разработка функционального модуля "угол опережения впрыска".

4. Результаты определения Тевдемции изменим УО0Т а связи с изменениями частоты вращений и нагрузки по условию минимального расхода топлива, оценки утл самовоспламенения н влияния УОВТ на показатели шпеля Д-243.2 на основании расчетных И натурных исследования.

Личный вклад соискателя.

Автор самостоятельно получил основные результаты диссертационной работы. Общая концепций исследований разработана совместно с научным руководителем.

Автор провел информационное Исследование взаимовлияния режимных факторов работы дизеля, показателей его работы и угла опережения впрыска; разработал содержание функционального модуля "Угол опережения впрыска" И создал Программный продукт для расчета угла самовоспламенения; предложил способ определения зоны работы дизеля, где требуется коррекция УОВТ Для уменьшения выбросов оксидов азота; принял участие в натурных испытаниях и осуществил сбор экспериментальных данных.

Апробация результатов диссертации

Результаты работы докладывались на международной 51-й и 52-й научно-технической конференциях профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов Белорусской государственной политехнической академии (Минск, 1995, 1997); на заседаниях научно-технического семинара кафедры "Двигатели внутреннего сгорания" БГПА в 1996 и 1997 гг..

Опублнкованность результатов

По результатам исследовании опубликовано 2 печатных работы.,

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав основной части, выводов, списка использованных источников. Полный объем диссертации - 149 страниц, в том числе 68 страниц машинописного текста, 42 иллюстрации, |0 таблиц и список использованных источников количеством 82 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении и далее в обшей характеристике работы обосновывается актуальность темы диссертационной работы, определены цель и задачи исследования, изложены основные Положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу известных работ, отражающих результаты исследований по влиянию угла опережения впрыска топлива на показатели рабочего цикла дизеля и эффективность его режимов функционирования. Решением различных задач в этой области занимались белорусские и зарубежные ученые: Лышевскин А. С., Кругов В. И., Кавьяров С. И., Челпан Л. К., Файнлейб Б. Н., Цзиан Де Минг, Сулайман Мохамад Диб, Взоров Б. А., Кухаренок Г. М., Глушаков В. С., Разумовский М. А., Колупаев В. Я., Внбе И. И. и др. Рассмотрены также работы по управлению углом опережения впрыска, и проведен конструктивный

анализ устройств опережения впрыска топлива. Здесь выделены работы Маркова В. А., Павлова В. А., Шатрова В. И. (МГТУ им. Н. Э. Баумана).

Многочисленные исследования показывают, что с изменением УОВТ изменяется период задержки самовоспламенения, скорость нарастания давления в цилиндре, максимальное давление цикла, динамика тепловыделения. УОВТ должен быть различным на разных режимах функционирования двигателя - пуск, холостой ход, тягово-транспортные режимы. УОВТ оказывает влияние на экономические и экологические показатели дизеля. Отмечено, что оптимальная величина установочного угла опережения впрыска топлива зависит от периода задержки впрыска, периода задержки самовоспламенения, режимных факторов работы дизеля, физико-химических параметров топлива. Поэтому управление углом впрыска должно быть предпочтительно многофакторным. .

В материалах пивы приводятся объемные диаграммы, представляющие законы управления УОВТ для автотракторных дизелей на основании рекомендаций фирм John Deere (США), Lucas CAV (Великобритания), Nippondenso (Япония). В результатах этих работ про1 слеживается тенденция "индивидуализации" оптимизируемого УОВТ в связи с конструктивными особенностями конкретного дИзеля.

Обзор конструкций устройств управления УОВТ показал их достаточное разнообразие. На основании анализа конструкций в диссертации проведена классификация устройств управления опережением впр> ¡ска топлива по конструктивно-функциональным признакам.

Отмечено, что современный уровень теоретических исследований не позволяет получить достоверные расчетные значения установочных УОВТ. В связи с этим предпочтение слегает отдавать результатам натурных экспериментальных исследований. До настоящего времени не разработаны достаточно строгие методики алгоритма функционирования устройств управления УОВТ, в зарубежной литературе приводятся только итоговые характеристики законов управления в графической форме.

В заключительной части главы сформулированы задачи представляемой диссертационной работы.

Во второй главе приведены результаты исследования взаимовлияния показателей работы дизеля и величины установочного угла опережения впрыска топлива. Установочный угол 9уст. (или геометрический), из-

меряемый в углах поворота колени ала до ВМТ, представлен как совокупность составляющих его углов:

Оуст. = вщпр (действ.) + <JS=<pj + <pi + (pc, (I)

где вавр (действ.) - действительный угол опережения впрыска; ipj - угод задержки впрыска; Ф1 - угол задержки воспламенения; (fe - угол опережения самовоспламенения. Учитывая многообразие указанной взаимосвязи, для проведения такого исследования воспользовались информацией, полученной разными авторами в разное время.

Отмечено, что тенденций изменения и ограничения угла опережения впрыска в дизеле связаны с эксплуатационными режимами его работы,, изменениями частоты вращения и нагрузки, степенью форсирования, конструкцией камеры сгорания, наличием теплоизолирующих помытой. Тенденция увеличения установочного УОВТ при увеличении частоты вращения коленвада отчетливо прослеживается для разных типов двигателей. Об>яснение заключается в следующем. Для конкретного типа двигателя при неизменном топливе период задержки впрыска и период задержки воспламенения имеют определенный временный интервал в системе реального времени в секундах. Для обеспечения этого интервала в градусах поворота коленвала при повыше)»!» частоты вращения последние надо увеличить, т. е. установочный УОВТ увеличивается.

Такой однозначности не наблюдается при назначении направления изменения УОВТ при изменении нагрузки. Анализ работ показывает, что эта тенденция может быть различной н связана с индивидуальными конструктивными особенностями топливной системы дизеля, системы наддува и уровня форсировки дизеля. Ограничителями могут быть также требования tío токсичности отработавших газов.

Учнтьшая трудности теоретического предсказания изменения УОВТ в связи с изменением Нагрузки» была Проведена обработка экспериментальных данных для дизеля Дг20. Измерялись расходы топлива при изменении УОВТ с 6° до 30° iijcm. До ВМТ. Замеры проводились при различной загрузке дизеля и разных частотах вращения. График, показывающий характеристики изменения УОВТ при изменении нагрузки доя дизеля Д-245 для разных частот вращения и при условии обеспечения Gmiin, представлен на рис. Г. Как видно, однозначной тенденции изменения УОВТ для дизеля Д-245. при соблюдении вышеуказанных условий, не

кВт 80

60

Л/р

'(0

20

I

> \

\ у

н /

/ /

4 ) / ! /

\ 1 /

— 5-" V

14

13

гг. ^ гб

п'.к.Ь. до ВИТ

Рис. 1. Характеристики изменения УОВТ при изменении нагрузки для дизеля Д-245(4ЧН М/12,5): I - 2200 мин '; 2- 1800 мин1; 3-1600 мин1; 4-1200 мни-'; 5-1000 мин-' наблюдается. Можно предполтейгть, что эта характеристики зависят от того, как конкретно будет меняться давление и температура конца сжатия, тепловой фон в шшнндре, показатели наддува. Эти параметры Должны влиять на протекание предпламенных процессов и Период задгржки воспламенения конкретной цикловой подачи топлива. В главе приведены результаты, показывающие, что для дизеля Д-245 регулирование УОВТнаст уменьшение шума двигателя (до 12,5%), уменьшение оценочного удельного расхода топлива (до 8%), уменьшение выбросой НОх (до 2 раз. >.

Исследованные взаимосвязи позволили состашгть метогн<ку составления алгоритма функционирования устройства управления опережением впрыска топлива. Это есть следующая Последовательность действий:

1. Выбор'дизеля н установление его Конструктивных особенностей н режимов функционирования, которые Могут оказывать шнтине на тенденции изменения УОВТ. Учет требований стандартов страны-потребителя по оценке показателей дизеля.

2. Определение базовой характеристики управления УОВТ, представляющей зависимость установочного УОВТ от частоты сращения и нагрузки при условна Отт

3. Определение рабочей характеристики управления УОВТ, которая строится на основе базовой и корректируется с учетом требований на выброс вредных составляющих в отработавших газах, требований заказчика. Для минимизации вредньк выбросов определяются предпочтительные зоны регулирования УОВТ.

Алгоритм функционирования устройства управления опережением впрыска топлива может быть представлен в форме вербальной или программной модели.

В третьей главе рассмотрены вопросы моделирования эффекта влияния угла опережения впрыска топлива на показатели работы дизеля. Проведен анализ работ, в которых сообщается о математическом моделировании дизелей. В результате этого обоснован выбор схемы моделирования эффекта влияния УОВТ на показатели работы дизеля, включающей разработку функциональной структуры канала влияния, решения по формам математического описания ее элементов и представления выходных параметров модели.

Поскольку будущая модель безусловно является частью дизельного двигателя, то для выбора ее структуры в диссертации был проведен морфологический анализ функциональной структуры теплового двигателя и выделены главные и вспомогательные функциональные элементы последнего. На основании этого анализа предложено понятие "функциональный модуль". Графическая схема функционального модуля "Угол опережения впрыска топлива" представлена на рис. 2. Это структура, по составляющим которой прослеж1шается путь воздействия установочного УОВТ на выходные параметры дизеля и с помощью которой составляется алгоритму расчета угла опережения самовоспламенения. Алгоритм предусматривает действия по выбору режима работы двигателя и определению расчетного установочного и действительного УОВТ, расчету периода задержки воспламенения топлива И угла опережения самовоспламенения фс. Расчетное значение фс далее включается в исходные данные программы "ОШ^БЬ", разработанной на кафедре "Двигатели внутреннего сгорания" Белорусской государственной политехнической академии, и производится расчет индикаторных показателей рабочего цикла дизеля. Указанные расчеты в Диссертации проведены для дизеля Д-245. Для т^гово-транспортного режима расчетные значения установочного УОВТ определялись по.формуле

Функциональный модуль - совокупность главных и вспомогательных функциональных элементов двигателя, определяющих канал влияния избранной функции (действия) На выходные параметры двигателя.

Графическая схема функционального модуля "УОВТ*.

<3в

Еит. п Ме Тзк

задатчик

режима обознач. ,

функцио- выбор

нирова- режима 1 Оует

ния

дизеля 1

■"[* рабочий цикл |

УсУОВТ

1 1 1 вит. 1 задержка впрыска задержка зоспламе-нения 8а.т.

|ву.р. 1 1 . Вя <Й фе \ 1

дизеля

[КС

раб. теле

I

I нндн-I катор-I ные

пока-зате-. ли

цикла

Обозначения: бус*. - установочный УОВТ; 6*.,. - установочный расчетный УОВТ; Фс - 9у.?. - ср, - - угол опережения самовоспламенения; УсУОВТ - устройство управления опережением впрыска Тошш&а; КС - камера сгорания; 6а - действительный УОВТ

Рнс. 2. Функциональный модуль "Угол опережения впрыска топлива".

0n = AR + 4,55- I06,n2 + 8,2- 10-3-Me2- 1,9-|0-*-Тж*-

- 7,57• 10«• л • Me + 5,56-10 «• n -Тж - 0,0124 • n -

- 5,6- 10-J-Me + 0,2|22-Тж[° плел, до BMT], (2)

где Me-крутящий момента Н.м-,

п - частота вращения в мин1-, Тж - температура охлаждающей жидкости в °С. Структура формулы получена ранее на кафедре "ДВС" БГПА в результате факторного эксперимента. Автором уточнены значения члена AR, которые для дизеля Д-245 выбираются по условиям нагружения д вигателя:

- п = 800... 1500 мин < и Me <г 300 Н.м,

AR = 14,62; - (3)

- п = 800... 1500 мин1 и Me > 300 Н.м,

AR = 10,62;

- n > 1500 мин1 до п = 2200 мин-1 и на всех уровнях нагрузки по Me,

AR = 13,62;

- n > 2200 мин-1 н на всех уровнях нагрузки по Me,

AR = 18.62.

Расчет периода задержки воспламенения топлива проводили по формуле А.И.Толстом

pw~ Е*

и = 3,8* ID-6 (I - |,6- IQ^-ji) \1тп--е R-ltap' R, (4)

Л/ Гвпр. '

где Еа = 22 ... 25 • (О3 кДж/кмоль - условная энергия активации

[¡решитмышых реакций;

R = 8,312 кДж/кмоль • К - универсальная газовая постоянная. Угол периода задержки впрыска принимали по усредненным экспериментальным данным, для дизеля Д-245 q* = 4° rt-к.в..

В диссертации приведена блок-схема алгоритма расчета угла опережения самовоспламенения (подпрограмма "TETADIZ").

Проверка адекватности плаченной математической модели, с учетом предварительной ее калибровки, показала, что относительная погрешность по совокупности учитываемых выходных параметров не превышает 7%.

В четвертой главе обоснован выбор объекта исследования, представлен план натурных испытаний и результаты анализа экспериментальных данных. В соответствии с изложенной в главе 2 методикой и с по-

мощью помученных в эксперименте данных приведен процесс составления алгорщма .функционирования уаронетва управления опережением впрыска топлпва.

По опьгп1ЫМ данным строились графики изменения расхода топлива в зависимости от УОВТ при соответств)ющнх скорость« и нагрузочных режимах. На графиках определялись значения установочного УОВТ при минимальных расходах топлива. Затем на уровне (Отшт + -3%Сгггшп) проводилась линия, параллельная горшоталыюй осп. В точках ее переселения с кривой расхода топлива определялись значения УОВТ 01 и 9г. Полагаем, что в пределах О1...О2 двигатель работает с минимальным расходом топлпва. Для примера на рис. 3 показаны такие построения для п = 1000 мин1 и Ые =15,2 кВт.

0=16 до ВМТ при

W3»55Kr/4

01...в2е11.,.1в"

иг/ч

ГТ 2

а Р2 -

1 1 1 -

п =10(Юмки'Л4=15,2кв г

б 10 U 18 22°до В1П 30 0 -—

Рис. 3. Определение установочного УОВТ при Отпнп по данным регулировочной характеристике двигателя Д-245 по углу опережения впрыска топлива

УОВТ при минимальном расходе топлива определяли с использованием математической зависимости между расходом топлива и установочным углом в данных условиях опыта. Эмпирическую формулу Crmiin =/(0) отыскивали и виде квадратичной функции

у = au2 + bu + с, (5)

nie и = (х - 18V4'. у = <"fr {кг/ч|;

х = в (град, и.к.в. до ВМТ].

Параметры функции определяли по метолу наименьших квадратов. На рис. 4 показаны рассчитанные по формуле (2) УОВТ вр«я. в пределах для п = 1000 мин1 при разных нагрузочных режимах. В диссертации приведены расчеты для всех режимов испытаний и анализ графиков позволяет считать, что расчетный УОВТ можно принять достаточным по условию минимального расхода топлива.

Углы опережения впрыска, ¡»считанные по эмпирической формуле (2) с учетом значений АЛ в массиве (3),позволили построить расчетную базовую характеристику. Она представлена на рис. 5. В тлаве представлена также расчетная диаграмма угла опережения самовоспламенения, даны рекомендации по зоне регулирования УОВТ для уменьшения выбросов ЫОх. Представлены результаты вычислительного эксперимента по расчету эффекта влияния УОбТ на индикаторные показатели дизеля Д-245 по схеме функционального модуля "Угол опережения впрыска топлива".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выполненных нсследовашшх по многофакторному управлению углом опережения впрыска топлива автотракторного дизеля получены следующие основные результаты.

I. Разработана методика составления алгоритма функционирования устройства управления опережением впрыска топлива, которая обеспечивает определение текущего установочного угла опережения впрыска в зависимости от частоты вращения, нагрузки и температуры охлаждающей жидкости двигателя и с учетом эмиссии ЬЮх. что позволит уменьшить расходы топлива, шум двигателя и выбросы вредных веществ. Показана реализация алгоритма для автотракторного дизеля Д-245.2 Минского моторного завода.

. 1.1. Обосновано приоритетное использование результатов натурного эксперимента для составления алгоритма функционирования управляющего устройства. Определен необходимый набор экспериментальных характеристик дизеля, включающий скоростную характеристику, регулировочную характеристику по УОВТ на разных скоростных и нагрузочных режимах с замером расходов топлива и выбросов ИОх, СО, СН, твердых частиц, определение экологических показателей дизеля по методике страны-потребителя.

° до ВМТ 20

15

10

буст.

—• — %АСЧ

Ту п « ¡ЮООюШ

, 1 III

20 10 60 80 кВт 100

ль-—

Рис. 4. Экспериментальные и расчетные УОВТ по условию Сятшп для двигателя Д-245 на разных нагрузочных режимах

всЬ ' ОиВНТ

91'

-Я»

. I 'I

1

\

ж •

V« \ <ч

Л 1 х

. . -V \ |

^ \ V'. -!,

\ /

О-/

. . \ \ / \ \ .-ч ; V \ ! 4 \

\\уР

I . > IV !

-1

ш®

им

. I ки( Л'Ьпп

Рис. 5. Базовая характеристика управления УОВТ дизеля Д-245, построенная по чмнирическ-он формуле 0 = /(п, Ме, Тж) с учетом обеспечения Отлип на реализуемом тягово-тран-спортном режиме

п

1.2. Для дизеля Д-245.2 определены тенденции изменения угла опережения впрыска топлива в связи с изменениями частоты вращения и нагрузки по условию минимального расхода топлива.

(.3. Базовая характеристика управления УОВТ вуст.=/(п, Ме) строится по опытным данным регулировочной характеристики, значения УОВТ выбираются по условию обеспечения минимального расхода топлива. Рабочая характеристика управления УОВТ строится на основе базовой характеристики, скорректированной с учетом предпочтительных зон регулирования УОВТ по минимизации выбросов МОх, конструктивных особенностей дизеля н требований заказчика.

1.4. Предложена вербальная и программная модель алгоритма функционирования устройства управления опережением впрыска топлива для дизеля Д-245.

2. Для реализованных в эксперименте тягово-скоростных режимов дизеля Д-245.2 определены зоны усгановочньгх УОВТ при расходе топлива (Сгптп + 2% • Опп'т). Достаточно широкие пределы этой зоны, достигающие 7е'... 12" на разных режимах, позволяют предъявлять менее жесткие требования к точности устройства управления УОВТ.

3. Для организации программной модели алгоритма функционирования устройства управления УОВТ в дизеле Д-245.2 предложено уточнение формулы вкг.-/1 п. Ме, Тж), полученной ранее методом факторного эксперимента на кафедре "Двигатели внутреннего сгорания" БГПЛ.

4. Обоснован выбор схемы моделирования эффекта влияния утла опережения впрыска топлива на показатели работы дизеля, включающий разработку функциональной структуры канала влияния и пути решения с учетом форм математического описания ее элементов и представления выходных параметров модели,

4.1. На осНове морфологического анализа функциональной стр_ук-туры теплового двигателя предложено понятие "функциональный модуль" как совокупность главных и вспомогательных функциональных элементов двигателя и рабочих процессов в них. определяющих канал влияния избранной функции (действия) на выходные параметры двигателя.

4.2. Предложена графическая схема функционального модуля "Угол опережения впрыска топлива" и в соответствии с ней алгоритм расчета

угла опережения самовоспламенения с выходом в дальнейшем на индикаторные показатели дизеля.

5. Эффективность применения предлагаемого алгоритма управления углом опережения впрыска топлива на практике гарантируется Достоверностью данных эксперимента, исходных для составления алгоритма, н точностью реализации алгоритма соответствующим исполнительным механизмом.

5.1. Применение устройств управления опережением впрыска топлива для дизеля Д-245 технически необходимо и экономически й эколо-

, гически целесообразно в связи с тем, что

- уменьшение УОВТ с 30° до 6" дает уменьшение шума двигателя

на 12,5% (с 92 до 80,5 дБ А);

- увеличение УОВТ с 10" до 28е дает уменьшение удельного рас-

хода топлива на 17% (с 257,9 до 213 гЛсВг.ч);

-уменьшение УОВТ с 20° до 10° дает уменьшение выбросов NOx в 2.1 раза.

5.2. По разработанной схеме функционального модуля "Угол опережения впрыска топлива" проведен проверочный расчет индикаторных показателей рабочего цикла-дизеля Д-245.2 и сравнение их с опытными данными. Относительная погрешность по выделенным параметрам получилась не более 7%.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО TEMfe ДИССЕРТАЦИИ

1.Цуй Чжэилай. Бренч М.П. Управление углом опережения впрыска в автотракторном дизеле U Состояние и перспективы развития науки и подготовки инженеров высокой квалификации В БГПА. МатерИалы-51-Ü международной НТК БГТ1А. - Мн: ЬП1А. I995.-4.3-C.83-34, 2 Цуй Чжзнлай. Учет угла впрыска в расчете рабочего процесса дизеля /I Технические вузы - республике. Материалы международной 52-й НТК БГПА. - Мн: БГПА, 1997,- Ч. 3- С. 62.

РЭ310МЕ Цуй Члсэнлай

. Шматфактарнае мраванне вуглом апярэджання упырсквання палша аутатрактарнага дызеля

Ключавыя словы: аутатрактарны дыэель, вугал апяропжання упырсквання пал1па (ВАУП). алгарытм функцыянавання, базавая характа-рыстыка кчравання ВАУП. матэматычная мадэль.

Аб'ект ддследавапмя: аутатрактарны дызель Д-245.

Мота работы: раслраиоука методьи« стварэння алгарытма функиыя-навання устройства апяраджання упырсквання пал1ва, якое павышае эка-нашчныя (зкалапчныя паказчым аутатрактарнага дызеля.

Для выкананкя мтты даслелавання было зроблена ¡нфармацыннае даслеааванне узаемауплыву рэжымных фактарау работы дызеля 1 вугла апяр-эджання упырсквання пал)ва. абгрунтавана прыярыгэтнае выка-рыстанне вышкау натурнага эксперымента для састаулсння алгарытма функиыянавання шруючага устройства ! выкарыставаны цышЧа стэндавых пыпраиаванняу дьпеля па хуткаснап характарыстыке. рэгуЛ1ровачнай характарыстыке па ВАУП на розных хугкасных 1 нагрузачных рзжымах з камерам расхода палша. вызначаны экалапчныя паказчык! па выкшам шкод-ных рочысау у адлраиаваных газах.

У вышку для дызеля Д-245.2 вызначаны тэнаонцьп змянення вугла апярэджання упырсквання палша у сувяз! са змяненнем частаты вяр'та-шя I нагрузк! па умове мЫмальнага расхода палша.

Складзена базавая хараюарыстыка кмравання ВАУП у чалежнасш ад частаты вярчэння I нагрузки значэнш ВАУП для якон вы61рал!ся з умовы забеспячэння мшмальнага расхода пал1ва. Рабочую характарыстыку юра-вання ВАУП прапанавана будаваиь на аснове ба.заван характарыстьт. каржшраванап з ул1кам выбара ВАУП па млимпацьп выкщау N Ох, кан-структыуных асабл1васцяу дызеля I патрабаванняу заказчыка.

Прапанавана вербальная I праграмная мадэль алгарытма функцыянавання Устройства юравання ВАУП для дызеля Д-245.2. У праграмнай мадэл! прапанавана удакладненне формулы вуст~/(п. Ме. Тж1. атрыманан раней на кафедре "РУЗ" БДПА.

Методыка складання алгарытма функцыянавання устройства юра-вання ВАУП I* праграма разлка вугла апярэяжання самазапальвання 1 да-леншым выхадам на шдыкатарныя паказчым дызеля могуць быць выка-рыстаны у канструкирст ! яаследчьпшх аргашзацыях дзеля Удасканальвання паказчыкау аугатрактарных дызеля у.

РЕЗЮМЕ Цун Чжзнлай

Многофакторное управление углом опережения впрыск а топлива автотракторного дизеля

Ключевые слова: автотракторный дизель, угол опережения впрыска топлива (УОВТ), алгоритм функционирования, базовая характеристика управления УОВТ, математическая модель.

Обьект исследования: автотракторный дизель Д-245.

Цель работы: разработка методики создания алгоритма функционирования устройства опережения впрыска топлива, повышающие экс омические и экологические показатели автотракторного дизеля.

Для выполнения цели исследования было проведено информационное исследование взаимовлияния режимных факторов работы дизеля и угла опережения впрыска топлива, обосновано приоритетное использование результатов натурного эксперимента для составления алгоритма функционирования управляющего устройства к использованы результаты стендовых испытаний дизеля по скоростной характеристике, регулировочной характеристике по УОВТ на разных скоростных и нагрузочных режимах с замером расходов топлива, определены экологические показатели по выбросу вредных веществ в отработавших газах.

В результате для дизеля Д-245.2 определены тенденции изменения угла опережения впрыска топлива в связи с изменениями частоты вращения и нагрузки по условию минимального расхода топлива.

Построена базовая характеристика управления УОВТ в зависимости от частоты вращения и нагрузки, значения УОВТ для которой выбирались по условию минимального расхода топлива. Рабочую характеристику управления УОВТ предложено строить на основе базовой характеристике, скорректированной с учетом выбора УОВТ по минимизаций выбросов НОх, конструктивных особенностей дизеля и требований заказчика.

Предложена вербальная и программная модель алгоршгма функционирования устройства управления УОВТ для диче ля Д-245.2. В программной модели предложено уточнение формулы Оуст.-/(п, Ме, Тж), полученной ранее на кафедре "ДВС" БГПА.

Методика составления алгоритма функционирования устройства управления УОВТ и программа расчета угла опережения самовоспламенения с выходом в дальнейшем на индикаторные показатели дизеля могут быть использованы в конструкторских и исследовательских организациях для совершенствования показателей автотракторных дизелей.

SUMMARY

Cui Zheng Lai

Multifactor Control of injection timing for vehjcle and tractor Diesel Engine

Key words: Diesel engine Tor vehicle and tractor, angle of fuel injection advance (AFIA), algorhythm of functioning, base AFIA-control characteristic, mathematical model, injection timing (IT).

Object of research: Diesel engine D-245 for vehicle and tractor.

The purpose of workr working out of technigue for functioning injection advance device, raising economic and ecological parameters of Diesel eiigine.

For the decision of put problems interdependence engine rate and injection timing has been studied, priority of using nature experiment results in order to receive algorhythm of functioning for injection advance device was created and results ioad, speed of rotation and regulation AflA-characteristics of Diesel engine with measuring fuel consumption were used, ecological parameters were obtained too.

This work has resulted in determination of tendencies of AFIA-change according to change speed of rotation and load on condition that fuel consumption is minimum.

Base characteristic of AFIA-controlling depending upon speed of rotation and load for minimum fuel consumption was constructed. Working characteristic of iT-controlting is recommended to build according to minimum NOx, features of Diesel engine construction and customer's request.

The verbal and program model of algorhythm .of functioning for inject advance device was suggested for diesel D-245.2. In program model formula 0=/(n, Me, Tw) earlier is obtained at the "Internal combustion engine" chair of BSPA was corrected.

The technique for forming algorhythm of functioning for injection advance contol device and program of calculation for ignition delay can be used In design and research organizations, engaging in operational development diesel engines.

The results of the work may be used in the design of new diesel control tystems.

ЦУЙ ЧЖЭНЛАЙ

МНОГОФАКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ УГЛОМ ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОШШОА АВТОТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ

05.04.02 - ТеплоЬые двигатели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

__Редактор Т.Н.Микулик__

Подписано в печать 3.11.98. Формат 60x84 1/16. Бумага тип. №2. Офсет.печать.

_Усллечл. 1,4. Уч.-изд.л. 1,1. Тираж 100. Зак. 574._

Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусская государственная политехническая академия. Лицензия ЛВ №155 от 30.01.98. 220027, Минск, пр Ф.Скорины, 65.