автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Повышение эффективных характеристик поршневых ДВС управлением бифуркационными зависимостями межцикловой неидентичности рабочих процессов

На правах рукописи

/Р /

// /

АХРОМЕШИН Андрей Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРШНЕВЫХ ДВС УПРАВЛЕНИЕМ БИФУРКАЦИОННЫМИ ЗАВИСИМОСТЯМИ МЕЖЦИКЛОВОЙ НЕИДЕНТИЧНОСТИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ

Специальность 05.04.02 — Тепловые двигатели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 1> МЮН 2010

Тула-2010

004606236

Работа, выполнена в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Агуреев Игорь Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Дунаев Валерий А лександрович

кандидат технических наук Филин Сергей Вячеславович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Орловский государственный

технический университет»

Защита состоится «1» 2010 года в 12:00 часов на заседании

диссертационного совета Д 212.271.12 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» по адресу: 300012, г. Тула, проспект Ленина, 92, ауд. гл-005.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Автореферат разослан $$ мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

и.

М.Ю. Елагин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Считается, что в настоящее время двигатели внутреннего сгорания практически исчерпали резервы улучшения показателей работы, таких как экономические, экологические, эффективные. Одно из направлений развития ДВС связано с улучшением рабочего процесса, путем организации работы двигателя на предельно обедненной топливо-воздушной смеси (TBC). Работа на таких режимах связана с большими величинами межцикловой неидентичности (МЦН) рабочего процесса. Причинно-следственные связи межцикловой неидентичности с газодинамическими и тепломассообменными процессами в двигателе, а также влияние МЦН на эффективность рабочего процесса во многом неизучены.

Исследование МЦН важно для понимания механизма, по которому различные факторы (состав TBC, количество рециркулированных ОГ, аэродинамика внутрицилиндровых процессов) влияют на процесс сгорания в целом. Последние исследования в этой области сосредоточены на изучении МЦН с позиций нелинейной динамики.

Наибольший эффаст от снижения МЦН достигается на оборотах холостого хода и на режиме полной нагрузки. Предел обеднения TBC не связан с минимумом МЦН. Результаты работ Б.С. Стечкина, опубликованных еще в конце 50-х гг. XX в., свидетельствуют о том, что максимальный КПД может достигаться в области относительно высоких значений МЦН.

Тепловые двигатели относятся к классу таких сложных технических систем, которые проявляют многочисленные признаки бифуркаций, качественных преобразований своих характеристик во времени при изменении управляющих параметров в процессе эксплуатации, а также способности к возникновению диссипативных структур. Поэтому дополнительный анализ свойств возможно выполнить при помощи синергетического подхода. Основой данного подхода является описание изменений в исследуемой системе (ПДВС) при изменении управляющего параметра.

Объектом исследования является бензиновый четырехцилиндровый двигатель ЗМЗ—4062.10 с микропроцессорной системой управления впрыском топлива и зажигания.

Предметом исследования является межцикловая неидентичность рабочих процессов и эффективные характеристики ДВС.

Целью работы является повышение эффективных мощностных и энергетических показателей бензиновых ДВС за счет применения управляемой межцикловой неидентичности рабочих процессов.

Научная задача рг:боты состоит в разработке методики управления МЦН ДВС, а также проведении численных и натурных экспериментов по исследованию влияния межцикловой неидентичности на выходные параметры двигателя.

Методы исследовании - теоретико-экспериментальный, построенный на использовании методов термодинамики открытых неравновесных систем, тепломеханики, теории рабочих процессов ПДВС, нелинейной динамики и

синергетики, математического моделирования динамических систем, вычислительной математики.

Научная; новизна результатов работы заключается в следующем:

- установлены закономерности формирования эффективных, мощностных и экономических характеристик двигатилл при работе на бедных смесях в результате управления межцикловой неидентичностью в ПДВС, обусловленной бифуркационными зависимостями;

- установлены условия перевода работы ДВС с режима МЦН на режим управляемой межцикловой неидентичности (УМЦН).

Научна» значимость работы заключается в разработке теоретических положений управляемой МЦН, повышающей эффективные характеристики ДВС.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

- разработана методика расчета рабочих процессов и характеристик ДВС на этапах проасгирования с возможностью прогнозирования влияния УМЦН на качество выходных характеристик двигателя;

- создан алгоритм работы ПДВС с наилучшими выходными характеристиками при работе на бедных и сверхбедных смесях путем управления МЦН рабочего процесса;

- разработано программное обеспечение дли исследования МЦН с применением методов нелинейной динамики.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на:

- Международной молодежной научной конференции «XXXII Гагаринские чтения» - г. Москва, МАТИ, 2006;

V Международной юбилейной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфер:» - г. Казань, КГТУ им. А.Н. Туполева, 2007;

- VI Всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы Сибири» - г. Новосибирск, СГУПС, 2009;

- XXV Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей» -г. Санкт-Петербург, СПбГАУ, 2010.

Диссертационная работа была выполнена на кафедре "Автомобили и автомобильное хозяйство" ТулГУ в рамках следующих НИР:

- Договор о содружестве ГОУ ВПО «Тульский государственный . университет» и ЗАО «Депо ЗиЛ» от 29.03.2007 г. № В - 4.

Основные положения, выносимые на защиту:

- закономерности формирования управления межцикловой неидентичностЕ.ю рабочих процессов ДВС;

- способ перевода ДВС с режима МЦН на режим управляемой межцикловой неидентичности.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ. Из них 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация содержит 128 страниц машинописного текста, 59 рисунков, 13 таблиц и состоит из введения, трех

глав, заключения и cnncica литературы, включающего 56 отечественных и 52 иностранных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ввел чип обоснована актуальность темы и цели работы, представлена ее краткая аннотация.

В первой главе исследованы традиционные способы и параметры управления рабочими процессами ДВС, такими как управление фазами газораспределения, законом подъема клапанов двигателя, рециркуляция отработавших газов, которые заключают в себе некоторый потенциал по улучшению энергетических, экономических и экологических показателей ДВС.

В настоящее время в автомобилестроении двигатели с изменяемыми фазами газораспределения и высотой подъема клапана применяются все чаще. Такие системы позволяют улучшить эксплуатационные показатели двигателя: расход топлива, динамические и экологические характеристики. Обзор литературы современных ДВС с переменными ФГР и высотой подъема клапана показал, что наиболее перспективным методом управления работой клапанов является применение электромагнитного привода. Данный тип привода наиболее гибок в управлении. Он позволяет с высокой скоростью, с большой точностью и в широких пределах изменять величину и продолжительность подъема клапана.

Автоматическое управление фазами газораспределения в поршневом ДВС дает следующие преимущества:

1. Оптимальная работа двигателя на всех режимах работы: холостого хода, максимальных оборотов, полной мощности и прочих.

2. Возможность реализации отключения цилиндров, изменение последовательности их срабатывания, реверс коленчатого вала.

3. Увеличение КПД двигателя за счет снижения механических потерь в

ГРМ.

4. Программное регулирование всех фазовых характеристик двигателя: моментов открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек и рабочих тактов, длительности открытого и закрытого состояния клапанов, времени перекрытия клапанов, потактовый сдвиг фаз.

5. Совмещение управления электромагнитным приводом с управлением впрыском топлива и зажиганием в одном блоке позволяет применять его на двигателях различных конструкций.

Ужесточение экологических требований к транспортным двигателям является одной из причин совершенствования рабочих процессов (РП) ДВС. Улучшение РП за счет выбора конструктивных и регулировочных характеристик двигателя и топливной аппаратуры не позволяет достичь уровня токсичности отработавших газов, соответствующих требованиям нормативов EURO IV при сохранении на высоком уровне топливной экономичности.

Одним из способов достижения данных требований является применение системы рециркуляции отработавших газов (EGR - Exhaust Gas Recirculation).

Рециркуляция наиболее эффективна с применением промежуточного охлаждения ОГ. Снижение температуры ОГ rai 60° С приводит к дополнительному снижению выбросов NO„ на 3 % и уменьшению расхода топлива на 2 %.

Существует оптимальный интервал работы системы рециркуляции. При степени рециркуляции 15-20 % происходит уменьшение выбросов N0* до 6080 %. При степени рециркуляции более 10 % наблюдается ухудшение экономичности двигателя. Значительное увеличение выбросов СН происходит при увеличении доли перепущенных ОГ более 20 %.

Обзор литературы показал, что серьезным негативным фактором в ДВС, который может быть исключен за счет применения указанных выше способов управления, является МЦН. При этом отсутствуют единый математический аппарат и его программная реализация, позволяющие изучать межцикловую неидентичность рабочего процесса ДВС как сложной нелинейной .термомеханической системы с позиций нелинейной динамики и синергетики, а также системы управления (подавления) МЦН. Таким образом, сама межцикловая пеидентичнссть могла бы стать предметом управления, с одной стороны, и управляющим параметром с другой.

Изучению данной проблемы посвящены работы как отечественных, так и зарубежных специалистов в области ПДВС, среди которых можно выделить статьи и монографии Б.С. Стечкина, В.Л. Звонова, А.Н. Воинова, Г.А. Злотина, Е.А. Федянсза, В. Льотко, В.Н. Луканина, А.С. Хачияна, М.Ю. Ушакова, Ф. Зао, Т. Кадета, т. Такемото и др.

Межцикловая нестабильность наблюдается в дизельных и бензиновых ПДВС, но имеет различный характер проявления и связана с различными причинами. В бензиновых двигателях МЦН наблюдается как при карбюрации, так и при впрыске. Можно сделать предположение, что МЦН связана с тем, что динамика движения заряда в цилиндре сложным образом влияет на качество и количество поступающей смеси, причем эта связь нерегулярна и хаотически изменяется от цикла к циклу. Движение заряда в цилиндре носит существенно турбулентный характер. Известно, что турбулентность по своей сути хаотична, т.е. чувствительна к незначительным изменениям начальных условий. Таким образом, даже если к концу процесса наполнения характер течения PT в цилиндре ПДВС незначительно отличается от предыдущего цикла, то это различие может стать более замеггным в характере распространения фронта пламени, динамики тепловыделения и межцикловой нестабильности вращения КВ.

Известны сценарии перехода к турбулентности, рассматриваемые как каскады бифуркаций удвоения периода. То, что и ПДВС могут реально наблюдаться бифуркации удвоения периода, косвенно подтверждается данными, приведенными на рисунке 1 (С.Б. Стечкин, I960 г.).

дроссель: а-а = 0,92; б - 1,15; в — 1,23

Очевидно, что в рабочем процессе на рисунке 1, в явно наблюдается наличие двух различных значений максимального давление в цилиндре двигателя р: тах, повторяющихся через один рабочий процесс. Такая ситуация соответствует циклу с удвоенным периодом (S:!).

Согласно работам Е.А. Федянова, к факторам, вызывающим МЦН можно отнести следующие:

- нестабильность искрового разряда;

- нестабильность распределения TBC по объему камеры сгорания (КС);

- развитие начального очага горения;

- турбулентность потоков в цилиндре;

- коэффициент избытка воздуха (а);

- степень рециркуляции ОГ;

- другие факторы.

Все вышесказанное заставляет при изучении МЦН в двигателях обратить внимание и практически использовать достижения современной нелинейной динамики.

Развитие нелинейной науки, в последнее время, привело к новому пониманию происхождения хаотичности. Было доказано, что хаотическое поведение является характерным для нелинейных динамических систем даже с небольшим числом степеней свободы. Стало интенсивно развиваться новое направление в нелинейной динамике и синергетике, посвященное проблемам предсказуемости поведения хаотических систем, управления их динамикой и возможности подавления хаоса. По данному направлению опубликован ряд работ таких ученых, как Г. Хакен, И. Пригожин, H.A. Магницкий, Г.Г. Малинецкий, Ю.А. Данилов и др.

Теоретические и экспериментальные исследования хаотических динамических систем выявили их чувствительность к внешним воздействиям.

Именно это обстоятельство лежит в основе процессов етруктурообразования в различных системах. Развитие систем представляется как последовательность автономных астов самоорганизации. Управление динамикой развития системы может осуществляться с помощью слабых возмущений, приводящих к выбору того или иного состояния системы. Совершенно новый тип поведения может возникнуть при изменении числа уравнений системы, управляющих параметров в момент релаксации системы в новое состояние при новых условиях (связях), причем это характерно для всех типов систем, в том числе и ДВС.

Таким образов, имеются все основания для изучения МЦН в ДВС как фактора, связанного с проявлением нелинейной природы двигателей, бифуркационного характера возникновения МЦН и хаотического поведения ДВС. Подобные подходы уже известны в теории: ДВС и в практике экспериментов 1С. Доу, М. Финни, Р. Ваш ера, Г. Литака и др.

Синергегический подход был применен в моделировании различных режимов работы ДВС И.Е. Агуреевым. Для решения зад ачи исследования МЦН в двигателях внутреннего сгорания и реализации цели диссертации была выбрана в качестве основы математическая модель ДВС, разработанная И.Е. Агуреевым, имеющая соответствующее программное обеспечение.

В настоящей работе рассмотрено применение метода управления хаосом Н.А.Магницкого, заключающегося в локализации и стабилизации неустойчивых особых точек и периодических решений хаотических систем дифференциальных уравнений и дискретных хаотических динамических систем.

Во второй главе рассматриваются вопросы формулирования подходов к управлению межцикловой неидентичностью, рассмотрению математической модели для исследования МНЦ, программной реализации модели. Приведены результаты моделирования, выполнен анализ полученных результатов.

Сделан вывод о том, что межцикловая иеидентичность является неотъемлемой особенностью функционирования ДВС. Попытки исключить МЦН не всегда приводят к улучшению характеристик двигателя. Следовательно,, имеет смысл не исключать МЦН, а целенаправленно использовать, сделав ее управляемой.

До сих пор окончательно не установлена природа возникновения, механизм протекания МЦН. В связи с этим сформулированы способы управления МЦН:

1. Качество рабочего процесса (КПД рабочего цикла, степень теплоиспользования, полнота сгорания TBC, удельный эффективный расход топлива, работа цикла, состав ОГ и др.) зависит как от н ачальных условий, при которых осуществляется рабочий процесс (например, в момент закрытия впускного клапана), так и от параметров управления в течение самого рабочего процесса (геометрия камеры сгорания, а также момент и качество воспламенения и момент открытия выпускного клапана).

2. Каждый рабочий процесс выбранной последовательности процессов может быть идентичен друг другу, а может и отличаться, обладая каждый

своими наилучшими характеристиками (мощностными, экологическими, экономическими).

3. Обосновывается возможность такого управления ДВС, что реализующаяся последовательность рабочих процессов с МЦН обладает свойствами, изложенными в п.2, причем такая последовательность в целом обладает луч 'ими качествами (в смысле, указанном в п.1) по сравнению с любым отдельно взятым РП.

4. Сформулирована гипотеза о возможности реализации и построении соответствующей классиф икации качественно различных рабочих процессов.

5. Среди параметров управления в таких РП могут быть подача топлива, начало воспламенения, а также переменные фазы газораспределения. Вариантами решения проблемы являются применение электромагнитного привода клапана в механизме газораспределения, рециркуляция ОГ и др.

Таким образом, основополагающим является предполох<ение, допускающее на пути построения наиболее эффективного режима работы ДВС не столько исключение или уменьшение МЦН, сколько целенаправленная ее организация (в случае, например, невозможности ее полного устранения).

Базовая математическая модель и программа модифицированы таким образом, чтобы была возможность исследовать способы управления МЦН.

Динамическая модель рассматривает двигатель как систему, включающую механическую и термодинамическую подсистемы, и описывает функционирование двигателя "в целом" в переходных и установившихся режимах. Комплекс математических моделей и подсистем в совокупности с динамической моделью ДВС позволяет исследовать особенности работы двигателя на различных условиях функционирования, влияние условий работы на его выходные характеристики.

При построении математической модели двигателя приняты следующие допущения:

1. Рабочее тело в любой момент времени состоит из свежего заряда и продуктов сгорания.

2. РТ представляет собой квазиравновесную открытую систему с однородным распределением давлений, температур и массовых долей компонентов РТ.

3. Характеристическое уравнение РТ - уравнение состояния идеальной газовой смеси.

4. Температура поверхностей камеры сгорания считается постоянной или задается в виде требуемой функции времени.

5. Теплообмен меяаду РТ и огневой поверхностью определяется с помощью уравнений Ньютона - Рихмана.

6. Процессы газообмена сопровождаются мгновенным перемешиванием смеси, поступающей в цилиндр с РТ.

7. Процессы газообмена моделируются с помощью уравнений адиабатического квазистационарного течения.

8. Коэффициенты расхода в уравнениях течения считаются постоянными.

9. Выбирается закон профилирования кулачков механизма газораспределения типа "полидайн".

10. При сжатии-сгорании утечками заряда через неплотности цилиндра пренебрегаем.

11. Протекание процесса сгорания описывается функцией выгорания топлива.

12. Угол опережения зажигания моделируется по известным характеристикам двигателя.

13. КШМ рассматривается как система, в которой шатун не приводится к двум массам, как это принимается обычно, а совершает плоское движение, разделяемое на поступательное движение центра масс (ЦМ) и вращательное относительно ЦМ.

14. Законы преобразования возвратно-поступательного движения поршней и плоского движения шатуна являются точными, а не приближенными, как в обычных моделях.

15. Приведенный момент инерции в уравнении движения считается ■ переменным.

16. Закон для давления механических потерь принимается линейным, с эмпирическими коэффициентами, зависящими от типа двигателя и отношения хода поршня к диаметру цилиндра.

Формулировка нелинейной динамической модели одноцилиндрового двигателя, включающая законы сохранения энергии и массы рабочего тела, а также уравнения движения для механизмов, имеет вид системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений с переменной структурой правых частей:

ф_*-1

ей , V

(=1 йт

к-Г Л

<¿0 _ _ к -г+Х КвР* - ь И - —р -

Ш у_|

Н, П2

1=1 У=1

л

<10 _ рр^Ар-Ро + Рмп)-м п -

Л

Jk+R¿Sг

й<р

= 0).

(1) (2)

(3)

(4)

(5)

В уравнениях (1) - (5) обозначены фазовые переменные: р — давление рабочего тела в цилиндре ДВС; т - масса РТ; gl - массовая доля свежего заряда; со - угловая скорость коленчатого вала; <;> - угловая координата. Величина массовой доли продуктов сгорания g2 определяется из условия g^+g2 = 1. Система дополняется необходимыми начальными условиями,

алгебраическими уравнениями моделей газообмена, теплообмена, сгорания и др.

Реализация модели осуществлялась на языке программирования С++ в среде Express Visual Studio 2005. Исследование МЦН проводилось для одноцилиндрового ПДВС (секция двигателя типа ВАЗ-1111). Последовательность численных экспериментов представляла собой интегрировак^с системы уравнений на интервалах времени от 0 до 45 с. В качестве управляющего использовался параметр момента потребителя Мс, характеризующий коэффициент пропорциональности приложения момента потребителя, который задавался линейкой зависимостью от частоты вращения KB ДВС в виде константы для одного варианта расчета.

Для интегрирования использовались различные варианты метода Рунге-Кутта 4-го порядка с постоянным и переменным шагом, а также с различным представлением величин в программе (с обычной - float, с удвоенной double точностью для величин с плавающей точкой).

Изменение параметра Мс в пределах 18-24 Нм с позволило обнаружить последовательность бифуркаций удвоения периода, которая предшествовала режиму хаоса (рисунок 2). На рисунке 3 представлены развертки фазового портрета в координатах <р, со (ДВС - ротатор) в зависимости от Мс.

7

6.75

6,5

6.25

(Л

tz ft

>

ж m 5 75

Er.

DL 5.5

5.25

5

4.75

4.5

•Ml. .¡|1

■yfHir

пи1!!

'hi1'1

■ im:-.

Hiili

Чш

llilh^üMllHlili'

■■■Hi!!'i............

„llliH'H'i

19 19.Э 19.« 19.9 20.2 20.5 20.S 21.1 21.4 21.7

M_c, Н*м

Рисунок 2 — Диаграмма бифуркации удвоения периода

5 575

/=ч

V/

V, — 1 •—

»5

£ })>

* 191

Я»

?!7

Е- о 5«

С1 т

АС № т

т

3*5

0 120 ИЗ УПКВ. град а 413

I

— — л — ............

I -'»'•

I "

8 я» 5

8 Iп

---------- --------- |\Ч

УПКВ, град

УПКВ. град

Рисунок 3 ■

д е

- Проекции фазовых портретов различных аттракторов в зависимости от Мс, Н-м-с:

а-21,5; 6-20,5; в--19,5; г- 19,3; д-19,16; е-19,05

В зависимости от величины Мс можно было наблюдать следующие типы аттракторов: а) цикл б) цикл Б?; в) цикл 84; г) цикл Бз; д) шумящий цикл 2'з> е) стохастический аттрактор (хаотическое поведение).

Анализ полученных решений с помощью одномерных отображений Пуанкаре показан на рисунке 4.

а

б

Рисунок 4 — Одномерное отображение Пуанкаре; а — рисунка 3, в; б — для рисунка.'), е

Подобные зависимости удобны для определения момента бифуркации и построения бифуркационных диаграмм при исследовании различных критических явлений в ПДВС (рисунки 5,6).

Время сек

Рисунок 5 — Зависимость изменения давления в цилиндре от времени да цикла

периода четыре

Рисунок 6 — Зависимость изменения давления в цилиндре от времени для хаотического

поведения ДВС

Обнаружена значительная чувствительность нелинейной математической модели ДВС к таким условиям численных экспериментов как тип применяемых переменных (float, double), шаг и метод интегрирован™. Это дает основание предполагать существование в фазовом пространств« модели двигателя, а также и в реальных ДВС, как существенно нелинейных систем, целой совокупности аттракторов (предельные циклы, хаотические аттракторы), которые мог;а достаточно близко располагаться в фазовом пространстве.

В третьей главе выполнена проверка адекватности разработанных математических моделей, описана экспериментальна« З'становка, рассмотрены экспериментальные исследования МЦН, приведены результаты моделирования для объекта, исследования, а также примеры управления межцикловой неидентичностыо для объекта исследования.

Для проверки адекватности разработанной математической модели выполнялось построение ВСХ для объекта исследования. На рисунке 7 показано сравнение расчетной и экспериментальной внешней скоростной -характеристики эффективной мощности двигателя ЗМЗ-4062.10. Погрешность моделирования в среднем не превышает 12-15 %.

Расчет скоростной характеристики выполнялся с использованием варианта математической модели ДВС (формулы (1) - (5)), записанной для многоцшшидрового двигателя.

<3 Г

Рисунок 7 - Эффективная мощность двигателя ЗМЗ-4062.10 (пунктиром обозначены экспериментальны!; данные)

Для реализации цели диссертационного исследования и обоснования эффективности применения УМЦН были выполнены серии вычислительных экспериментов, заключающихся в следующем:

1) Рассчитывались скоростные режимы (при максимальной загрузке ДВС внешним моментом) без МЦН, при этом выбирались различные значения коэффициента избытка воздуха а, характеризующего обеднение смеси.

1 ........... ......... ....................

1 .............

i

!

... ...у ! .................... ...... - ........

■ ...... 1............

п, о&мин

2) Для реализации режима УМЦН устанавливались значения а^ и а^, которые применялись для нечетных и четных циклов ДВС соответственно; и «2 выбирались таким образом, чтобы а\ = а из п. 1.

3) Выполнялось сравнение полученных эффективных характеристик режимов без МЦН и режимов с управляемой МЦН.

4) Выгч нялась проверка сравниваемых режимов с точки зрения относительного содержания токсичных компонентов в рамках равновесного подхода.

На рисунке 8 представлены зависимости для эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива двигателя ЗМЗ-4062.10 для разных значений коэффициента избытка воздуха.

А.О&'КМ П. Об*««

Рисунок 8 - Эффективная: мощность и расход топлива для двигателя ЗМЗ-4062.10.

Режим с УМЦН: 1 - «1=1,1, а2=1,2; 3 - оГ]=1,2, аг2=1,3.

Режим без МЦН: 2 - а =1,2; 4 - а =1,3

Эффект от применения управляемой МЦН дает преимущества по сравнению с обычным режимом работы двигателя:

— на низких оборотах эффективная мощность двигателя увеличивается на 4,5-6 %, средний эффективный расход топлива снижается на 2-3 %;

- на высоких оборотах эффективная мощность двигателя увеличивается на 7 %, средний эффективный расход топлива снижается на 3-4 %.

Следует отметить, что в качестве модели сгорания использовались классические зависимости И.И. Вибе. Посколысу условия сгорания в цилиндрах ДВС могут существенно меняться в зависимости от конструктивных особенностей двигателя, условий эксплуатации, представляется логичным выполнить анализ влияния УМЦН на эффективные характеристики при различных показателях т и <р2.

Влияние показателя сгорания т представлено на рисунке 9.

Рисунок 10 - Влияние продолжительности сгорания <рг для двигателя ЗМЗ-4062.10: Режим с: УМЦН: 1 - (¡>7 = 40 3 - <р: = 60' 5 - = 80 0 Режим без МЦН: 2 - <рг = 40 4 - (рг = 60 6 - щ, = 80 0

Исследования показали, что при всех значениях т и <рг наблюдается увеличение эффективной мощности Ме на 3-5 % и уменьшение удельного эффективного расхода топлива ge на 2-4%, причем преимущество работы двигателя на режиме с УМЦН увеличивается на высоких скоростях вращения КВ.

Итоговые зависимости выбросов ОГ для двигателя ЗМЗ—4062.10 приведены на рисунке 11,

г. рв.'г№к

Рисунок 9 - Влияние показателя сгорания т для двигателя ЗМЗ-4062.10: Режим с УМЦН: 1 -т= 1;2-« = 2; 3-ж = 3. Режим без МЦН: 4 - т = 2; 5 ~ т = 3; 6 - т = 3

р7 представлено на рисунке 10.

Влияние продолжительности сгорания

режима с УМЦН)

Результаты расчетов показали, что работа двигателя на режиме УМЦН сопровождается снижением содержания токсичных компонентов в ОГ (СО, С02 и МОх) в среднем на 0,5-1 %.

В диссертации для подтверждения превалирования работы ДВС в условиях МЦН была выполнена серия натурных экспериментов.

Результаты эксперимента для двигателя ЗМЗ-4062.10 представлены на рисунке 12.

В

Рисунок 12 - Зависимость давления в цилиндре ЗМЗ-4062.10 по времени (экспериментальные данные): а - 1200 об/мин; 6-2400 об/мин; в - 3200 об/мин

По результатам экспериментальных исследований можно сделать вывод о поведении двигателя как сложной динамической системы, в которой явление МЦН есть неотъемлемая часть функционирования, связанная не только с отдельными факторами (развитие начального очага горения, турбулентность потоков в цилиндре, степень рециркуляции ОГ и т.д.), а с природой самой системы.

Поскольку экспериментально было выяснено, что МЦН является часто наблюдаемым явлением, была решена задача, состоящая; из двух подзадач:

1) Сравнение режима с МЦН и режима с; управляемой МЦН по эффективным величинам (Ые, ge).

2) Возможность исключения: режима МЦН путем создания управляющего воздействия по переходу к УМЦН.

При решении первой подзадачи установлено, что управление МЦН путем чередования подати топлива в цилиндр приводит к разрушению хаотического поведения системы, причем наблюдается улучшение эффективных показателей работы ДВС (увеличение эффективной мощности на 5-7 %, удельного эффективного расхода топлива на 2-4 %). Результаты моделирования представлены на рисунке 13.

а б

Рисуиок 13 - Изменение эффективных показателей двигателя ЗМЗ-4062.10 (пунктиром обозначены результаты моделирования без режима управления МЦН): а - эффективная мощность; б - удельный эффективный расход топлива

При решении второй подзадачи в математическую модель вводился режим управления МЦН путем чередования подачи топлива в цилиндры. На рисунке 14 приведен!,I результаты включения режима управляемой межцшеловой неидентичности РП для двигателя ЗМ!}-4062.10. Управление хаотическим поведением системы осуществлялось с 15 секунды моделировании.

Время 1. сек

Рисунок 14 - Управление МЦН для двигателя ЗМЗ-4062.10: а - зависимость давления в цилиндре по времени; 6 - изменение угловой скорости КВ

Из рисунка 14 видно, что после начала включения режима управления МЦН начинается переходный процесс, который длится 0,5 секунды, после чего двигатель выходит на установившийся режим функционирования, соответствующий циклу с удвоенным периодом 82.

Установлено, что фактически этот способ управление МЦН отражает применение метода подавления хаоса, зшслючающийся в стабилизации неустойчивых циклов хаотических динамических систем малыми возмущениями системного параметра (в данном случае путем задания поочередно а1 и «2) в области хаотического поведения траекторий системы.

Таким образом, актуальным является создание аппаратуры систем управления межцикловой неидентичностью для реальных двигателей, построенной на основе разработанного способа управления МЦН, экспериментальные подтверждения разработанной системы управления хаосом (МЦН).

В заключении описаны основные результаты работы и выводы диссертации.

002323534848235353894853480253014823480253000001

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, на базе теоретических и экспериментальных исследований была решена актуальная научно-практическая задача установления закономерностей формирования эффективных, мощностных и экономических характеристик двигателя в результат«! управления межцикловой неидентичностью в ПДВС, обусловленной бифуркационными зависимостями, а также условий перевода работы двигателя с режима МЦН на режим УМЦН.

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Установлено и экспериментально подтверждено, что межцикловая неидентичность является неотъемлемой особенностью функционирования ДВС. Исключение МЦН не всегда приводят к улучшению характеристик двигателя, следовательно, целенаправленно сделать ее управляемой.

2. Разработан способ управления межцикловой неидентичностью, Построена динамическая математическая модель ПДВС для имитационного моделирования работы двигателя в условиях МНЦ. Установлен бифуркационный характер переходов при изменении управляющих параметров.

3. Разработаны математическая модель и программная ее реализация, позволяющие изучать межцикловую неидентичность рабочего процесса ДВС как сложной нелинейной термодинамической системы с позиций нелинейной динамики и синергетики.

4. Выдвинуто предположение о существовании в фазовом пространстве модели двигателя, а также и в реальных ДВС, как существенно нелинейных системах, целой совокупности аттракторов (предельные циклы, хаотические аттракторы), которые могут достаточно близко располагаться в фазовом пространстве.

.'). Установлено, что управление МЦН путем чередования подачи топлива в цилиндр приводит к «разрушению» хаотического поведения системы, что улучшает показатели эффективности работы ДВС (увеличение эффективной мощности на 3-7 %, удельного эффективного расхода топлива на 2-4 %).

6. Установлено, что математические модели рассчитанных ПДВС адекватно описывают характеристики двигателей. Это доказывается допустимыми погрешностями (в пределах 12-15 %) при моделировании внешних скоростных характеристик, служащих в качестве экспериментальных данных, подтверждающих адекватность модели.

7. Результаты настоящей работы внедрены в учебный процесс кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» при чтении лекций и проведении практических занятий по курсу «Нелинейная динамика транспортных процессов и систем».

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Ахромешин A.B. Об уточнении математической модели двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия И A.B. Ахромешин, М.В.

Малиованов // Изв. ТулГУ. Сер. Автомобильный транспорт. Вып.9. - Тула : Изд-во ТулГУ, 2005. - С. 157-166.

2. Ахромешин A.B. К исследованию возможности функционирования двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия / A.B. Ахромешин // Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета: Сборник статей, - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 24-28.

3. Ахромешин A.B. Применение двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия в качестве силовой установки для летательных аппаратов малой авиации / A.B. Ахромешин // XXXII Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной научной конференции в 8 томах, том 2,2006.-С. 165-166.

4. Ахромешин A.B. Эколого-динамические характеристики ДВС с переменной степенью сжатия / A.B. Ахромешин, М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Изв. ТулГУ. Сер. Автомобильный транспорт. Выпуск 10. - Тула : Изд-во ТулГУ, 2006. - С. 73-80.

5. Ахромешин A.B. Расчет экологических показателей двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия схемы Конюхова / А.Е1. Ахромешин // Материалы V Международной юбилейной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера», Казань, 28-30 ноября 2007 г., Казань: Изд-во Кгдан. гос. техн. ун-та., 2008. - 304 с.

6. Ахромешин A.B. Использование электромагнитного привода клапана в ДВС с управляемым газообменом. Известия ТулГУ / A.B. Ахромешин // Технические науки. Вып. 1. В 2ч. Ч. 2. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. - С. 74-81.

7. Ахромешин A.B. Исследование межцикловой неидентичности двигателей внутреннего сгорания: природа возникновения, управление, влияние на рабочий процесс / И.Е. Агуреев, A.B. Ахромешин // Политранспортные системы Сибири: Материалы VI Всероссийской научно-технической конференции (Новосибирск, 21-23 апреля, 2009) : в 2-х ч. Ч. I -Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2009. - С. 12 - 18.

8. Ахромешин A.B. Межцикловая неидентичность как стохастический и динамический процесс в ДВС / A.B. Ахромешин // Молодежный вестник технологического факультета: Лучшие научные работы студентов и аспирантов: сб. статей. В 2-хч. Ч. l.-Тула: Изд-во ТулГУ, 2009.-С. 52-55.

9. Ахромешин A.B. Современные системы управления газообменом двигателей внутреннего сгорания (обзор) / А. В. Ахромешин // Известия ТулГУ. Технические науки. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2008 - Вып.З. - С. 151-158.

АХРОМЕШИН Андрей Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРШНЕВЫХ ДВС УПРАВЛЕНИЕМ БИФУРКАЦИОННЫМИ ЗАВИСИМОСТЯМИ МЕЖЦИКЛОВОЙ НЕИДЕНТИЧНОСТИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ

Автореферат

Изд. Лиц. ЛР №020300 от 12.02.97. Подписано в печать 28.05.10 Формат бумаги 60x84 '/>6. Бумага офсетная Усл. печ. л. 1,4. Уч. - из. л. 1,2 Тираж 100 экз. Заказ № О Л

Тульский государственный университет 300012, г. Тула, просп. Ленина,92

Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300012, г. Тула, просп. Ленина,95

основные обозначения. введение.

глава 1 современные системы управления параметрами рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания.

1.1 Анализ систем управления газообменом двигателей внутреннего сгорания.

1.2 Анализ систем управления ФГР электромагнитным приводом клапана.

1.3 Анализ применения системы рециркуляции отработавших газов в ДВС с управляемым газообменом.

1.4 Межцикловая неидентичность как стохастический и динамический процесс в ДВС

1.5 Анализ синергетических способов исследования МНЦ рабочих процессов в ДВС

1.6 Управление хаосом в нелинейных динамических системах.

1.7 Применение термодинамики открытых систем для моделирования РП ДВС.

1.8 Выводы по главе.

глава 2 математическое моделирование межцикловой неидентичности рабочих прочессов в поршневых двигателях внутреннего сгорания.

2.1 Общие положения.

2.2 Способы управления межцикловой неидентичностью.

2.3 Обоснование принимаемых допущений.

2.4 Математическая модель для исследования МЦН ПДВС.

2.4.1 Зависимости для стационарного течения рабочего тела в полостях ПДВС.

2.4.2 Расчет массовых долей свежего заряда и продуктов сгорания.

2.4.3 Расчет конвективного теплообмена.

2.4.4 Расчет термодинамических свойств рабочего тела.

2.4.5 Закон перемещения клапана.

2.5 Программная реализация модели.

2.6 Исследование математической ¡модели.

2.7 Выводы по главе.

глава 3 экспериментальные исследования мцн в двс.

3.1 Общие положения.

3.2 Методика проведения, стенд и аппаратура для экспериментальных исследований

3.3 Определение индикаторных и эффективных показателей.

3.4 Определение адекватности математической модели.

3.5 Выводы по главе.

Считается, в настоящее время двигатели внутреннего сгорания практически исчерпали резервы улучшения показателей работы, таких как экономические, экологические, эффективные. Одно из направлений развития ДВС связано с улучшением рабочего процесса, путем организации работы двигателя на предельно обедненной топливо-воздушной смеси (TBC). Работа на таких режимах связана с большими величинами межцикловой неидентичности (МЦН) рабочего процесса. Причинно-следственные связи межцикловой неидентичности с газодинамическими и тепломассообменными процессами в двигателе, а также влияние МЦН на эффективность рабочего процесса во многом неизучены [1].

Изучению данной проблемы посвящены работы как отечественных, так и зарубежных специалистов в области ПДВС, среди которых можно выделить статьи и монографии B.C. Стечкина, В.А. Звонова, А.Н. Воинова, Г.А. Злотина, Е.А. Федянова, М.Ю. Елагина, В. Льотко, В.Н. Луканина, A.C. Хачияна, М.Ю. Ушакова, Ф. Зао, Т. Кадото, Т. Такемото [2-8] и др.

Исследование МЦН важно для понимания механизма, по которому различные факторы (состав TBC, количество рециркулированных ОГ, аэродинамика внутрицилиндровых процессов) влияют на процесс сгорания в целом. Последние исследования в этой области сосредоточены на изучении МЦН с позиций нелинейной динамики.

Анализ литературных источников показывает, что исследователи выделяют основные причины, вызывающие МЦН:

1) неравномерность распределения TBC в КС;

2) цикловые изменения состава TBC;

3) интенсивность турбулизации смеси в цилиндре (нестабильность средней скорости заряда);

4) нестабильность величины пробивных напряжений и др.

Факторы «1» — «3» свидетельствуют, что общая причина межцикловой неидентичности тесно связана с динамикой неравновесных процессов внутри цилиндра двигателя. Последняя причина связана с нестабильностью параметров технического состояния системы зажигания, а также те причины, которые зависят от нестабильности конструктивных параметров у различных образцов ГТДВС одной модели.

Объектом исследования является бензиновый четырехцилиндровый двигатель ЗМЗ-4062.10 с микропроцессорной системой управления впрыском топлива и зажигания.

Предметом исследования является межцикловая неидентичность рабочих процессов и эффективные характеристики ДВС.

Целью работы является повышение эффективных мощностных и энергетических показателей бензиновых ДВС за счет применения управляемой межцикловой неидентичности рабочих процессов.

Научная задача работы состоит в разработке методики управления МЦН ДВС, а также проведении численных и натурных экспериментов по исследованию влияния межцикловой неидентичности на выходные параметры двигателя.

Методы исследования - теоретико-экспериментальный, построенный на использовании методов термодинамики открытых неравновесных систем, тепломеханики, теории рабочих процессов ПДВС, нелинейной динамики и синергетики, математического моделирования динамических систем, вычислительной математики.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

- установлены закономерности формирования эффективных, мощностных и экономических характеристик двигателя при работе на бедных смесях в результате управления межцикловой неидентичностью в ПДВС, обусловленной бифуркационными зависимостями;

- установлены условия перевода работы ДВС с режима МЦН на режим управляемой межцикловой неидентичности (УМЦН).

Научная значимость работы заключается в разработке теоретических положений управляемой МЦН, повышающей эффективные характеристики ДВС.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

- разработана методика расчета рабочих процессов и характеристик ДВС на этапах проектирования с возможностью прогнозирования влияния УМЦН на качество выходных характеристик двигателя;

- создан алгоритм работы ПДВС с наилучшими выходными характеристиками при работе на бедных и сверхбедных смесях путем управления МЦН рабочего процесса;

- разработано программное обеспечение для исследования МЦН с применением методов нелинейной динамики.

Результаты решения поставленных задач представлены в настоящей диссертационной работе, которая состоит из введения, трёх глав и заключения.

3.5 Выводы по главе

1. Проведены экспериментальные исследования для двигателя ЗМЗ-4062.10. Подтверждена адекватность разработанных математических моделей,, погрешность при моделировании внешних скоростных характеристик составляет не более 12-15 %.

2. Разработан алгоритм и программа управления МНЦ. Установлено, что управление МЦН путем чередования подати топлива в цилиндр приводит к разрушению хаотического поведения системы, что улучшает эффективные показатели работы ДВС (увеличение эффективной мощности на 5—7 %, удельного эффективного расхода топлива на 2-4 %).

3. Установлено, что в зависимости от начальных условий, выбора управляющих параметров и режима управления нелинейная математическая система выходит на различные режимы. Решена задача стабилизации неустойчивых циклов хаотических динамических систем малыми возмущениями системного параметра в области хаотического поведения траекторий системы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, на базе теоретических и экспериментальных исследований была решена актуальная научно-практическая задача установления закономерностей формирования эффективных, мощностных и экономических характеристик двигателя в результате управления межцикловой неидентичностью в ПДВС, обусловленной бифуркационными зависимостями, а также условий перевода работы двигателя с режима МЦН на режим УМЦН.

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Установлено и экспериментально подтверждено, что межцикловая неидентичность является неотъемлемой особенностью функционирования ДВС. Исключение МЦН не всегда приводят к улучшению характеристик двигателя, следовательно, целенаправленно сделать ее управляемой.

2. Разработан способ управления межцикловой неидентичностью, Построена динамическая математическая модель ПДВС для имитационного моделирования работы двигателя в условиях МНЦ. Установлен бифуркационный характер переходов при изменении управляющих параметров.

3. Разработаны математическая модель и программная ее реализация, позволяющие изучать межцикловую неидентичность рабочего процесса ДВС как сложной нелинейной термодинамической системы с позиций нелинейной динамики и синергетики.

4. Выдвинуто предположение о существовании в фазовом пространстве модели двигателя, а также и в реальных ДВС, как существенно нелинейных системах, целой совокупности аттракторов (предельные циклы, хаотические аттракторы), которые могут достаточно близко располагаться в фазовом пространстве.

5. Установлено, что управление МЦН путем чередования подачи топлива в цилиндр приводит к «разрушению» хаотического поведения системы, что улучшает показатели эффективности работы ДВС (увеличение эффективной мощности на 5-7 %, удельного эффективного расхода топлива на 2-4 %).

6. Установлено, что математические модели рассчитанных ПДВС адекватно описывают характеристики двигателей. Это доказывается допустимыми погрешностями (в пределах 12-15 %) при моделировании внешних скоростных характеристик, служащих в качестве экспериментальных данных, подтверждающих адекватность модели.

7. Результаты настоящей работы внедрены в учебный процесс кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» при чтении лекций и проведении практических занятий по курсу «Нелинейная динамика транспортных процессов и систем».

1. Федянов, Е.А. Межцикловая неидентичность рабочего процесса и проблемы улучшения показателей ДВС с искровым зажиганием : дис. . д— ра техн. наук : 05.04.02 / Федянов Евгений Алексеевич. Волгоград, 1999. -341 с.

2. Воинов, А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях /

3. A.Н. Воинов; М. : Машиностроение, 1977. - 277 с.

4. Звонов, В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания /

5. B.А. Звонов; М. : Машиностроение, 1981. 160 с.

6. Стечкин, Б.С. Индикаторная диаграмма, динамика тепловыделения и рабочий цикл быстроходного поршневого двигателя / Б.С. Стечкин, К.И. Генкин, B.C. Золотаревский, И.В. Скородинский; М. : Изд-во АН СССР, 1960.-200 с.

7. Льотко, В. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания / В. Льотко, В.Н Луканин., A.C. Хачиян; — М. : Изд-во МАДИ(ТУ), 2000. 311 с.

8. Ушаков, М.Ю. Методика оценки устойчивости частоты вращения ДВС / М.Ю.Ушаков, A.B. Мокроусов // Двигателестроение. 1990. - № 12.1. C. 46-48.

9. Zhao, F. -Q. Mixture Strength Measurements in the Combustion Chamber of SI Engine via Rayleigh Scattering (Ensemble-Averaged Concentration Fluctuation and Cyclic Variation of Temporal Concentration Fluctuation near the

10. Spark Plug) / F. -Q. Zhao, T. Kadota, T. Takemoto // JSME Int. J. Series B. -1994. V.37. - No.l. - P. 139-148.

11. Васильев, A.B. Механизмы управления газораспределением автомобильных двигателей внутреннего сгорания: методические указания к курсовому и дипломному проектированию / A.B. Васильев, Д.Д. Полынков; Волгоград, гос. тех. ун-т. Волгоград, 2006. - 24 с.

12. Григорьев, М.А. Обеспечение качества транспортных двигателей. Том 1 / М.А. Григорьев, В.А. Долецкий, В.Т. Желтяков, Ю.Г. Субботин. -М. : ИПК Издательство стандартов, 1998. — 632 с.

13. Автомобильный справочник Bosch / 1-е издание. — М. : Издательство «За Рулем». 2002 г. - 896 с.

14. Луканин, В.Н. Двигатели внутреннего сгорания. В 3-х кн. Кн.1 Теория рабочих процессов: Учебник для вузов / В.Н. Луканин, К.А. Морозов, A.C. Хачиян и др.; Под ред. В.Н. Луканина. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2005. - 479 е.: ил.

15. Nagano, М. Port-injection; Engine-control for Environmental / M. Nagano, S. Watanabe, Y. Amou // Hitachi Rewiew. 2004. - V. 53. - №4. -P. 200-204.

16. Peterson, К. Nonlinear self-tuning control for soft landing of an electromechanical valve actuator / K. Peterson, A. Stefanopoulou, Y. Wang, M. Haghgooie // Processings of 2002 ACC. 2002. - P. 1413-1418.

17. Ахромешин, А.В. Современные системы управления газообменом двигателей внутреннего сгорания (обзор) / А.В. Ахромешин // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008 Вып.З. С. 151-158.

18. Chang, W. A new electromagnetic valve actuator / W. Chang et al. // IEEE Workshop on Power Electronics in Transportation, Auburn Hills, MI. -2002. P. 109-118.

19. Caron, B. Nonlinear control of a magnetic levitation system without premagnetization / B. Caron, A. Charara, J. DeMiras // IEEE Transactions on Control System Technology. 1996. V. 4. - №5. - P. 513-523.

20. Christenson, E. Comparison of Variable Camshaft Timing Strategies at Part Load / E. Christenson, T. Leone, R. Stein // SAE Technical Paper Series, Paper 960584. -1996.

21. Stefanopoulou, A. Control-Oriented Model of a Dual Equal Variable Cam timing Spark Ignition Engine / A. Stefanopoulou et al. // Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. 1998. - P. 257-266.

22. Galietti, K. Dual Equal VCT A Variable Camshaft Timing Strategy for Improved Fuel Economy and Emissions / K. Galietti, T. Leone, R. Stein // SAE Technical Paper Series, Paper 950975. - 1995.

23. Levin, M. Camless Engine / M. Levin, M. Schechter // SAE Technical Paper Series, Paper 960581. 1996.

24. Theobald, M. Control of Engine Load via Electromagnetic Valve Actuators / M. Theobald, B. Lesquesne, R. Henry // SAE Technical Paper Series, Paper 940816. -1994.

25. Андрее, B.P. Повышение экономических и экологических качеств дизеля методом отключения цилиндров и циклов: дис. . канд. техн. наук : 05.04.02 / Андрее Вальдеррама Ромеро. М., 1995. - 161 с.

26. Нижников, С.А. Динамика индивидуального электромагнитного привода клапанов ДВС : дис. . канд. техн. наук : 05.04.02 / Нижников Сергей Анатольевич. Курск, 2007. -139 с.

27. Соснин, Д.А. Автоматизированный электромагнитный привод газораспределительных клапанов поршневого ДВС : дис. . канд. техн. наук : 05.09.03 / Соснин Дмитрий Александрович. М., 2005. - 204 с.

28. Flierl, R. The Third Generation of Valvelrains New Fully Variable Valvetrains for Throttle-Free Load Control / R. Flierl, M. Kluting // SAE Technical Paper Series, Paper 2000-01-1227. - 2000.

29. Renault Research // Automotive Engineering International. 2000. -P. 114.

30. Butzmann, S. Sensorless Control of Electromagnetic Actuators for Variable Valve Train / S. Butzmann et al. // SAE Technical Paper Series, Paper 2000-01-1225.-2000.

31. Montanari, F. Control of a Camless Engine Electromechanical Actuator: Position Reconstruction and Dynamic Performance Analysis / F. Montanari et al. // IEEE Transort Industries Application. 2004. - V. 51. - №2. - P. 1508-1519.

32. Hoffmann, W. Iterative Learning Control for Soft Llanding of Electromechanical Valve Actuator in Camless Engines / W. Hoffmann, K. Peterson, A. Stefanopoulou // IEEE Transport Control System Technology. -2003. V. 11. №2.-P. 174-184.

33. Stubbs, A. Modeling and controller design of an electromagnetic engine valve / A. Stubbs, C. Tai, T. Tsao // Proceedings of 2001 ACC. 2001. - P. 28902895.

34. Parlikar, T. Design and Experimental Implementation of an Electromagnetic Engine Valve Drive / T. Parlikar et al. // IEEE/ASME Transaction on mechatronics. 2005. - V. 10. - №5. - P. 482-494.

35. Peterson, K. Virtual Lash Adjuster for an Electromechanical Valve Actuator through Iterative Learning Control / K. Peterson et al. // Proceedings of IMECE'03 Washington, D.C., November 15-21. 2003.

36. Wang, Y. Modeling and Control of Electromechanical Valve Actuator / Y. Wang et al. // SAE Technical Paper Series, Paper 2002-01-1106. 2002.

37. Peterson, К. Nonlinear Self-Tuning Control for Soft Landing of an Electromechanical Valve Actuator / K. Peterson et al. // Proceedings of 2002 IFAC on Mechatronics. 2002. - P. 207-212.

38. Peterson, K.Output Observer Based Feedback for Soft Landing of Electromechanical Camless Valvetrain Actuator / K. Peterson et al. // Proceedings of 2002 ACC. 2002. - P. 1413-1418.

39. Peterson, K. Rendering the Electromechanical Valve Actuator Globally Asymptotically Stable / K. Peterson, A. Stefanopoulou // 42nd IEEE Conference Decision and Control. 2003. - P. 1753-1758.

40. Stefanopoulou, A. Dynamic Scheduling of Internal Exhaust Gas Recirculation Systems / A. Stefanopoulou, Kolmanovsky I. // Proc. IMECE 1997. DSC - V. 61.-P. 671-678.

41. Чуб, T.B. Рециркуляция отработавших газов судового дизель-генератора как средство снижения выбросов оксидов азота : дис. канд. техн. наук / Чуб Тарас Викторович. М., - 2000. - 138 с.

42. Кирпиченков, С.В. Регулируемая рециркуляция отработавших газов в системе комплексного снижения токсичных выбросов среднеоборотного дизеля речного судна : дис. канд. техн. наук / Кирпиченков Сергей Владимирович. М., - 2002. - 152 с.

43. Moskus, S. Analysis of Exhaust Gas Composition of Internal Combustion Engine Using Liquefied Petroleum Gas / S. Moskus et al. // Journal of Environmental Engineering and Landscape Management. 2006. - V. XIV. -No. 1. - P. 16—22.

44. Wagner, M. Extending Exhaust Gas Recirculation Limits in Diesel Engines / M. Wagner et al. // A&WMA 93rd Annual Conference and Exposition Salt Lake City, UT. June 18-22. 2000.

45. Агуреев, И.Е. Нелинейные динамические модели поршневых двигателей внутреннего сгорания: Синергетический подход к построению и анализу: Монография / И.Е. Агуреев. Тула : Изд-во ТулГУ, 2001. - 224 с.

46. Wendeker, М. A Stochastic Model of the Fuel Injection of the SI Engine / M. Wendeker, A. Niewczas, B. Hawryluk // SAE Technical Paper Series, Paper 2000-01-1088.-2000.

47. Daily, J. Cycle-to-cycle variations: a chaotic process? / J. Daily // Combustion Science and Technology 57. 1988. - P. 149-162.

48. Wendeker, M. Chaotic Combustion in Spark Ignition Engines / M. Wendeker M., J. Czarnigowski, G. Litak, K. Szabelski // Chaos, Solitons & Fractals 18. 2003. - P. 805-808.

49. Lerner, E. Chaos in the Engine. Briefs by Erik J. Lerner / E. Lerner // The Industrial Physicist, April-May 2003. 2003 - P. 9-10.

50. Chainais, P. Intermittency and coherent structures in a swirling flow: A wavelet analysis of pressure and velocity measurements / P. Chainais, P. Abry, J. Pinton // Physics Fluids 11. 1999. - P. 3524-3539.

51. Lee, K. Influence of Initial Combustion in SI Engine on Following Combustion Stage and Cycle-by-Cycle Variation Process / K. Lee, K. Kim // International Journal of Automotive Technology. 2001. - V. 2. - №1. P. 25-31.

52. Климонтович, Ю.Л. Статистическая теория открытых систем / Ю.Л Климонтович. М. : Янус, 1995. - 624 с.

53. Litak, G.Wavelet Analysis of Cycle-to-Cycle Pressure Variations in an Internal Combustion Engine / G. Litak et al. // Nonlinear Science. Chaotic Dynamic. 2006.

54. Litak, G. A Numerical Study of a Simple Stochastic / Deterministic Model of Cycle-to-Cycle Combustion Fluctuation in Spark Ignition Engines / G.1.tak et al. // Journal of Vibration and Control. 2005. - V. 11. - №3. - P. 371379.

55. Litak, G. Chaotic vibrations in a regenerative cutting process / G. Litak // Chaos Solitons & Fractals. 2002. - P. 1531-1535.

56. Litak, G. Vibration analysis of self-excited system with parametric forcing and nonlinear stiffness / G. Litak // Int. J. Bifurcation and Chaos. 1999. -P. 493-504.

57. Daw, C. A Simple Model for Cyclic Variations in a Spark-Ignition Engine / C. Daw et al. // SAE Technical Paper Series, Paper 962086. 1996.

58. Daw, C. Cycle-by-Cycle Combustion Variations in Spark-Ignited Engines / C. Daw et al. // Proceedings of the Fourth Experimental Chaos conference, Boca Raton, Florida USA, August 6-8. 1997.

59. Daw, C. Controlling Cyclic Combustion Variations in Lean-Fueled Spark-Ignition Engines / C. Daw et al. // SAE Technical Paper Series, Paper 2001-01-0257.-2001.

60. Daw, C. Observing and Modeling Nonlinear Dynamics in an Internal Combustion Engine / C. Daw et al. // Physical Review E. 1998. - Vol.57. - №3. - P. 2811-2819.

61. Daw, C. Time Irreversibility and Comparison of Cyclic-Variability Models / C. Daw et al. // SAE Technical Paper Series, Paper 1999-01-0221. -1999.

62. Магницкий, H.A. Новые методы хаотической динамики / H.A. Магницкий, С.В. Сидоров. М. : Едиториал УРСС, 2004. 320 с.

63. Малинецкий, Г.Г. Хаос. Структуры. Вычислительный эксперимент: Введение в нелинейную динамику / Г.Г. Малинецкий. — М. : Наука, 1997. -255 с.

64. Хакен, Г. Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах / Г. Хакен. — М. : Мир, 1985. — 423 с.

65. Хакен, Г. Информация и самоорганизация: Макроскопический юдход к сложным системам / Г. Хакен. М. : Мир, 1991. - 240 с.

66. Хакен, Г. Основные понятия синергетики // Синергетическая парадигма. Многообразие поисков и подходов / Г. Хакен. М. : Прогресс-Традиция, 2000. - С. 28-55.

67. Николис, Г., Познание сложного. Введение. Пер с англ / Г. Николис, И. Пригожин. М. : Издательство ЛКИ, 2008. - 352 с.

68. Пригожин, И. Конец определенности. Время, хаос и новые законы природы / И. Пригожин. — Ижевск : Ижевская республиканская типография, 1999.-216 с.

69. Пригожин, И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой / И. Пригожин, И. Стенгерс М. : Эдиториал УРСС, 2000. - 312 с.

70. Пригожин, И. Время, хаос, квант. К решению парадокса времени / И. Пригожин, И. Стенгерс. М.: Эдиториал УРСС, 2000. - 240 с.

71. Чуличков, А.И. Математическое моделирование нелинейной динамики / А.И. Чуличков. 2-е изд. исп. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 296 с.

72. Данилов, Ю.А. Лекции по нелинейной динамике. М.: Постмаркет, 2001.- 184 с.

73. Као, М. Engine load and equivalence ratio estimation for control and diagnostics via nonlinear sliding observers / M. Kao, J.J. Moskwa // Int. J. of Vehicle Design. 1994. - V. 15. - Nos.3/4/5. - P. 358-368.

74. Kao, M. Turbocharged Diesel Engine Modeling for Nonlinear Engine Control and State Estimation / M. Kao, J.J. Moskwa // Trans, of the ASME. J. of Dyn. Syst., Measur. and Control. 1995. - V.117. - No.l. - P. 20-30.

75. Kao, M. Nonlinear Diesel Engine Control and Cylinder Pressure Observation / M. Kao, J.J. Moskwa // Trans, of the ASME. J. of Dyn. Syst., Measur. and Control. 1995. - V.117. - No.6. - P. 183-192.

76. Annunziato, M. Non Linear Dynamics for Classification of Multiphase Flow Regimes / M. Annunziato, H. Abarbanel // Int. Conf. Soft Computing, SOCO, Genova. -1999.

77. Tufillaro, N. Symbolic Dynamics in Mathematics, Physics, and Engineering/ N. Tufillaro // Industrial Problems Seminar at the Institute for Mathematics and its Application, September 26. 1997.

78. Мамонтов, M.A. Теория тепловых двигателей: Динамический анализ. Тула : Изд-во ТулПИ, 1987. - 78 с.

79. Мамонтов, М.А. Тепломеханика тела переменной массы — основа теории пневмогазоприводов // Пневматические приводы и системы управления. Сб. научн. тр. М. : Наука, 1971. - С. 8-18.

80. Мамонтов, М.А. Вопросы термодинамики тела переменной масс. — М. : Оборонгиз, 1961. -56 с.

81. Мамонтов, М.А. Вопросы тепломеханики. Тула : Изд-во ТулПИ, 1974. - 48 с.

82. Ахромешин, A.B. К исследованию возможности функционирования двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия. Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета: Сборник статей. Тула : Изд-во ТулГУ, 2006. С. 24-28.

83. Ахромешин, A.B. Об уточнении математической модели двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия // A.B. Ахромешин, М.В. Малиованов // Изв. ТулГУ. Сер. Автомобильный транспорт. Вып.9. — Тула : Изд-во ТулГУ, 2005. С. 157-166.

84. Ахромешин, A.B. Эколого-динамические характеристики ДВС с переменной степенью сжатия / A.B. Ахромешин, М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Изв. ТулГУ. Сер. Автомобильный транспорт. Выпуск Ю.Тула : Изд-во ТулГУ, 2006. С. 73-80.

85. Агуреев, И.Е Динамика и синергетика поршневых двигателей внутреннего сгорания / И.Е Агуреев., М.В. Малиованов // Двигателестроение, № 2. -2001. -С. 36-39.

86. Агуреев, И.Е. Принципы технической синергетики тепловых двигателей / И.Е. Агуреев // Изв. ТулГУ. Сер. "Автомобильный транспорт". Вып.2. Тула : Изд-во ТулГУ, 1998. - С. 133-145.

87. Эткинс, П. Порядок и беспорядок в природе / П. Эткинс. М. : Мир, 1987. - 224 с.

88. Синергетика: Сборник статей / Под ред. Б.Б. Кадомцева. М. : Мир, 1984. - 248 с.

89. Ахромешин, A.B. Современные системы управления газообменом двигателей внутреннего сгорания (обзор) / А. В. Ахромешин // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула : Изд-во ТулГУ, 2008 - Вып.З. - С. 151158.

90. Ахромешин, A.B. Использование электромагнитного привода клапана в ДВС с управляемым газообменом. Известия ТулГУ /

91. A.B. Ахромешин // Технические науки. Вып. 1. В 2ч. Ч. 2. Тула : Изд-во ТулГУ, 2009.-С. 74-81.

92. Хмелёв, Р.Н. Исследование влияния газодинамических процессов на функционирование ДВС : автореферат дис. . канд. техн. наук : 05.04.02 / Хмелев Роман Николаевич. Тула. - 2002, - 21 с.

93. Вырубов, Д.Н. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / Д.Н. Вырубов, H.A. Иващенко,

94. B.И. Ивин и др.; Под ред. A.C. Орлина, М.Г. Круглова М. : Машиностроение, 1983. - 372 с.

95. Вибе, И.И. Новое о рабочем цикле двигателей / И.И. Вибе. М. : ГНТИ, 1962.-272 с.

96. Юдаев, Б.Н. Техническая термодинамика и теплопередача / Б.Н. Юдаев. М.: Высшая школа, 1988. - 478 с.

97. Агуреев, И.Е. Анализ и синтез динамических характеристик многоцилиндровых поршневых двигателей внутреннего сгорания: дис. . д-ра техн. наук : 05.04.02 / Агуреев Игорь Евгеньевич. — Тула, 2003. 305 с.