Поліпшення паливно-економічних та екологічних показників автомобіля на основі оптимізації параметрів системи управління запалюванням - Автореферат

Харківський національний автомобільно-дорожній університет поліпшення паливно-економічних та екологічних показників автомобіля на основі оптимізації параметрів системи управління запалюванням Автореферат дисертації на здобуття наукового степеня кандидата технічних наукНауковий курівник: доктор технічних наук, професор, Бажинов Олексій Васильович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, завідувач кафедри автомобільної електроніки Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, Алексієв Олег Павлович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, завідувач кафедри мехатроніки транспортних засобів доктор технічних наук, професор, Кошовий Микола Дмитрович, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, Національний аерокосмічний університет ім. Захист відбудеться "16 "червня 2010 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.059.02 при Харківському національному автомобільно-дорожньому університеті за адресою: 61002, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського національного автомобільно-дорожнього університету за адресою: 61002, м.Тому питання поліпшення паливної економічності та екологічної безпеки автомобіля шляхом адаптивної настройки системи управління запалюванням під конкретні умови експлуатації, що основана на оптимізації параметрів управління СЗ за комплексним критерієм, є актуальними й визначають доцільність даної роботи. проведено теоретичні дослідження з визначення залежності показників комплексного критерію якості від умов експлуатації автомобіля; розроблено математичну модель обєкта управління для визначення оптимальних параметрів системи запалювання, виходячи із заданого критерію якості, що визначається умовами експлуатації автомобіля; вперше запропоновано метод адаптивної настройки системи управління запалюванням шляхом пошуку оптимальних параметрів СЗ за комплексним критерієм, що визначається умовами експлуатації автомобіля. У другому розділі викладено основні теоретичні дослідження адаптивного управління параметрами СЗ, запропоновано концепцію багатопараметричного управління запалюванням, визначено залежність комплексного критерію якості від умов експлуатації автомобіля, розроблено математичну модель обєкта управління для одержання набору оптимальних параметрів СЗ.На основі аналізу науково-технічної літератури встановлено, що сучасні СЗ не можуть забезпечити оптимізацію управління робочим процесом за паливно-екологічним комплексним критерієм, тому що мають тільки один керований параметр - кут випередження запалювання. У даній роботі запропоновано концепцію багатопараметричної системи управління запалюванням, що передбачає одночасне управління декількома параметрами іскрового розряду й забезпечує можливість гнучкої настройки системи запалювання. Теоретичні дослідження енергетичних параметрів іскрового розряду показали, що фаза пробою має найбільший коефіцієнт передачі енергії запалювання порівняно з іншими фазами розряду. На підставі проведених досліджень був розроблений спосіб формування іскрового розряду, що дозволяє оперативно змінювати момент, інтенсивність і тривалість розряду. Дослідження показали істотний вплив інтенсивності розряду на швидкість згоряння, це дозволяє знижувати токсичність викидів ВГ та підтримувати паливно-економічні показники на досить високому рівні при зменшенні КВЗ.

1. На основі аналізу науково-технічної літератури встановлено, що сучасні СЗ не можуть забезпечити оптимізацію управління робочим процесом за паливно-екологічним комплексним критерієм, тому що мають тільки один керований параметр - кут випередження запалювання. При цьому значення оптимальних КВЗ для паливно-економічних показників істотно відрізняються від значень оптимальних КВЗ із погляду екологічної безпеки автомобіля. У даній роботі запропоновано концепцію багатопараметричної системи управління запалюванням, що передбачає одночасне управління декількома параметрами іскрового розряду й забезпечує можливість гнучкої настройки системи запалювання.

2. Теоретичні дослідження енергетичних параметрів іскрового розряду показали, що фаза пробою має найбільший коефіцієнт передачі енергії запалювання порівняно з іншими фазами розряду. Найбільші значення потужності розряду, що визначають запальну здатність розряду, також проявляються у фазі пробою. На підставі проведених досліджень був розроблений спосіб формування іскрового розряду, що дозволяє оперативно змінювати момент, інтенсивність і тривалість розряду. В основі способу лежить метод частотно-імпульсного управління.

3. Проведено експериментальні дослідження впливу параметрів іскрового розряду на показники процесу згоряння двигуна. Дослідження показали істотний вплив інтенсивності розряду на швидкість згоряння, це дозволяє знижувати токсичність викидів ВГ та підтримувати паливно-економічні показники на досить високому рівні при зменшенні КВЗ. Так при зменшенні КВЗ на 10…15 град. п.к.в. і збільшенні інтенсивності й тривалості розряду до 24…32 КГЦ і 1,5 мс відповідно, викиди NOX і CH знижуються до 42% і 26% при цьому втрати паливної економічності не перевищують 3%.

4. Розроблено метод синтезу математичної моделі обєкта управління, особливість якого полягає в обєднанні методик моделювання класичної оптимальної САУ й САУ на основі нечіткої логіки й експертних систем, а також у локалізації зони пошуку оптимуму. Це дозволяє знизити обсяг математичних обчислень і використовувати градієнтні методи оптимізації.

5. Визначено комплексний критерій якості для параметричної оптимізації САУЗ. Як параметри комплексного критерію використовуються потужнісні, паливно-економічні й екологічні показники автомобіля. Це дозволяє налаштовувати САУЗ на конкретні умови експлуатації автомобіля за допомогою зміни вектора вагових коефіцієнтів k. Визначено залежність вагових коефіцієнтів від умов експлуатації автомобіля. Для проведення експериментальних досліджень розраховано субоптимальні значення параметрів САУЗ для трьох різних наборів вагових коефіцієнтів функціонала якості: з пріоритетом за паливною економічністю, з пріоритетом за екологічною безпекою та з пріоритетом за потужністю.

6. Проведено дорожні випробування автомобіля з адаптивною настройкою системи запалювання під час руху за європейським їздовим циклом. Порівняльний аналіз результатів показав, що при настройці САУЗ із пріоритетом за паливною економічністю, витрата палива знижується на 5…7 %, NOX на 7…10 %, а викиди CH збільшуються на 3…4 %. При настройці САУЗ із пріоритетом за екологічною безпекою викиди CH і NOX знижуються на 10…12 % і 20…24 % відповідно при збільшенні витрати палива на 3…4 %.

1. Автоматизированный стенд для исследования и доводки газового малолитражного быстроходного двигателя внутреннего сгорания / А.Н. Туренко, Ф.И. Абрамчук, А.Н. Пойда, А.А. Дзюбенко [и др.] // Автомобильный транспорт: сборник научных трудов. - Х.: ХНАДУ, 2008. - Вып. 23. - С. 89-94. - здобувачем розроблено та реалізовано систему автоматичного збору даних, запропоновано спосіб варіації кута випередження запалювання мікропроцесорної системи управління двигуном.

2. Дзюбенко А.А. Управление параметрами искрового разряда системы зажигания ДВС / А.А. Дзюбенко // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту: науково-виробничий збірник. - Горлівка: АДІ ДОННТУ. - 2009. - №1(8). - С. 69-73.

3. Сериков С.А. Идентификация математической модели двигателя внутреннего сгорания с использованием системы нечеткого вывода / С.А. Сериков, А.А. Дзюбенко // ДВС: Всеукраинский научно-технический журнал. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2009. - №1. - С. 14-18. - здобувачем запропоновано метод ідентифікації математичної моделі двигуна внутрішнього згорання з використанням системи нечіткого виводу.

4. Дзюбенко А.А. Параметрическая оптимизация системы автоматического управления зажиганием / А.А. Дзюбенко // Автомобильный транспорт: сборник научных трудов. - Харьков: ХНАДУ. - 2009. - Вып. 25. - С. 13-17.

5. Микропроцессорная система управления двигателем внутреннего сгорания: каталог аннотаций на разработки по материалам первого Украинско-китайского форума «Наука - производство», 23-25 мая 2007 г. / А.В. Бажинов, Ю.Н. Бороденко, А.А. Дзюбенко, С.А. Сериков. - Х.: ХНУРЕ, 2007. - С. 158. - здобувачем запропоновано схему мікропроцесорної системи для управління процесами запалювання.

6. Дзюбенко А.А. Разработка многоискровой системы зажигания с регулированием энергии разряда / А.А. Дзюбенко // ЕКОВАРНА 2008: сборник докладов / XIV научно-техническая конференция с международным участием «Транспорт, экология - устойчивое развитие» 8-10 мая 2008. - Варна: ТУ-Варна, 2008. - С. 258-263. паливний економічність автомобіль транспортний