Марченко А.П., Рязанцев М.К., Шеховцов А.Ф. Двигуни внутрішнього згоряння: Серія підручників у 6 томах. Том 3. Комп’ютерні системи керування ДВЗ
Подождите немного. Документ загружается.
420
гуна за рахунок відмови від деяких механічних зв’язків [1].
Паливний насос високого тиску, його привід й виконавчі пристрої
суттєво спрощуються в акумуляторних системах. Для нагнітальних плун-
жерів паливних насосів можливий, наприклад, пневматичний привід без-
посередньо від тиску газів у циліндрі.
Заміна механічних приводів й пристроїв керування клапанами газо-
розподілу електромагнітними ще більш радикально спрощує дизель. Такий
принципово новий привід клапанів вилучає розподільний кулачковий вал
та привід до нього, спрощує конструкції головки циліндрів й впускного
колектора. Скорочуються габарити і маса дизеля, поліпшується його ком-
поновка, знижуються втрати на тертя й витрата мастила.
Граничне спрощення й зменшення маси і габаритів дизель-
генераторів досягається повним вилученням всіх валів та всіх механічних
приводів, передач (зубчастих та ін.), а також реалізацією лінійних дизель-
генераторів (ЛДГ), аналогічних вже відомим вільнопоршневим дизель-
компресору та дизель-генератору газів [1]. Комп’ютерне керування на ос-
нові інформації про положення поршнів дозволяє вирішити завдання ство-
рення багатоциліндрових ЛДГ.
Вище вказані тільки глобальні визначальні ефекти від комплексного
застосування адаптивного керування дизелями.
Більшість таких же проблем цілком відносяться й до бензинових
двигунів.
Найбільшу увагу привертатимуть у майбутньому питання ідеальної
гомогенізації паливо-повітряної суміші за рахунок створення розшаруван-
ня цієї суміші й локальних a у об’ємі циліндра бензинового двигуна при
безпосередньому вприскуванні легкого палива у КЗ. Саме такий робочий
процес стане альтернативою існуючим методам сумішоутворення й зго-
ряння. Його ефективність по паливній економічності, токсичності викидів
на десятки відсотків перевищує існуючі сьогодні моделі робочих процесів
з комп’ютерним керуванням.
На закінчення, підкреслимо, що майбутнє ДВЗ з комп’ютерним ке-
руванням перевищує найсильніші сподівання та прогнози.
Слід чекати і далі нових принципових розробок, які закріплювати-
муть позиції ДВЗ як поки що безальтернативних теплових двигунів на ав-
421
тономних силових установках майже всіх основних галузей світової про-
мислової економіки.
Контрольні запитання та завдання
1. Як можна оцінювати майбутнє КСК дизелями?
2. Чому акумуляторні КПСК паливоподачі можна розглядати як пе-
рспективні?
3. Чого можна чекати від розробки комп’ютерних підсистем керу-
вання наддувом?
4. Які перспективи має електротурбокомпресор?
5. Охарактеризуйте можливість електронізації керування газорозпо-
ділом у ДВЗ
6. Яку роль відводять алгоритмам оптимального адаптивного керу-
вання ДВЗ?
7. Які перспективи розвитку КСК бензиновими двигунами?
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Пинский Ф.И.. Перспективы комплексного совершенствования
дизелей информационными связями и компьютерными технологиями в
адаптивном управлении. –М.: Двигателестроение, 2002. – №1. – С. 14–16.
2. Пинский Ф.И, Пинский Т.Ф. Адаптивные системы управления
дизелей. –М.: Изд-во МГОУ, 1995. –120 с.
3. Дехович Д.А., Пинский Ф.И. и др. Микропроцессорная система
управления высокофорсированых двигателей с дополнительным электри-
ческим приводом турбокомпрессора // Тезисы докладов Междунар. научн.
симп. FISITA. –М: МГТУ “МАМИ”, – 2000.– С. 54.
422
З М І С Т
ОСНОВНІ ТЕРМІНИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
ПЕРЕДМОВА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
ГЛАВА 1. КОМП’ЮТЕРИЗАЦІЯ КЕРУВАННЯ – ГЛОБАЛЬНИЙ
ШЛЯХ ЗАПРОВАДЖЕННЯ ВИСОКИХ ТЕХНОЛОГІЙ
У ДВИГУНОБУДУВАННІ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
1.1. Суттєві переваги електронного керування двигунами. . . . . . . 11
1.2. Напрямки розвитку електронного керування двигунами. . . . . 13
1.3. Перспективи розширення використання КСК ДВЗ. . . . . . . . . . .
31
Контрольні запитання та завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
Список літератури . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 36
ГЛАВА 2. ВИМОГИ ДО МІКРОПРОЦЕСОРНИХ СИСТЕМ КЕРУ-
ВАННЯ ДВИГУНАМИ ТА ПРИНЦИПИ ЇХ РЕАЛІЗАЦІЇ.. .
38
2.1. Загальні вимоги до КСК ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.2. Забезпечення ефективності керування процесами у
двигунах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
2.2.1. Раціональний вибір командного параметра. . . . . . . . . . . . . .
39
2.2.2. Складання програми реалізації керування діяння. . . . . . . . 42
2.2.3. Реалізація принципу оптимальності. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
2.2.4. Реалізація принципу дискретно-індивідуального
керування циклом ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
2.2.5. Забезпечення принципу програмного керування. . . . . . . . . 58
2.2.6. Реалізація принципу адаптивності. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
62
2.3. Забезпечення надійності КСК ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.3.1. Забезпечення фізичної та параметричної надійності
роботи КСК ДВЗ за результатами їх структурного
аналізу й самодіагностування. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
69
2.3.2. Забезпечення принципу модульності, уніфікації та
стандартизації. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
2.3.3. Забезпечення аварійного захисту КСК ДВЗ. . . . . . . . . . . . . 75
2.4. Інші принципи побудови КСК ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
2.5. Класифікація та загальна структура сучасних КСК ДВЗ. . . . . . 80
Контрольні запитання та завдання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
Список літератури . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
ГЛАВА 3. ЕЛЕКТРОННЕ КЕРУВАННЯ ПАЛИВОПОДАЧЕЮ У
ДВИГУНАХ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
3.1. КПСК паливоподачею у бензинових двигунах. . . . . . . . . . . . . .
84
3.1.1. Вимоги до КПСК паливоподачею в бензинових
двигунах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
86
3.1.2. Схемні та конструктивні особливості підсистем керуван-
ня паливоподачею у двигунах з іскровим запалюванням. .
88
Центральне вприскування. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
423
Багатоточкове вприскування . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
Безперервне вприскування . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
98
Безпосередній (прямий) вприскування . . . . . . . . . . . . . . .
105
3.1.3. Комбіновані підсистеми керування запалюванням та
вприскуванням. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
108
3.1.4. Огляд сучасних розробок та патентів щодо КПСК паливо-
подачею бензинових двигунів провідних фірм світу. . . . . .
120
3.1.5. Датчики та виконавчі пристрої КПСК паливоподачею
та запалюванням у двигунах з іскровим запалюванням. . .
139
3.2. КПСК паливоподачею у дизелях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
3.2.1. Можливості поліпшення паливоподачі й сумішоутворен-
ня у сучасних двигунах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
194
3.2.2. Вимоги до КПСК паливоподачею у дизелях. . . . . . . . . . 195
3.2.3. Схемні та конструктивні особливості підсистем керуван-
ня паливоподачею у дизелях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
196
Електронні регулятори швидкості та потужності. . . . . . 197
Електронне керування характеристиками паливоподачі. . 211
КПСК з гідропосиленням вприскування. . . . . . . . . . . . . . . .
220
Гібридні КПСК паливоподачі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
224
3.2.4. Огляд сучасних розробок щодо КПСК паливоподачею у
дизелях провідних фірм світу. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
227
3.2.5. Датчики та виконавчі пристрої КПСК паливоподачею
у дизелях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
234
Контрольні запитання та завдання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
258
Список літератури . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
259
ГЛАВА 4. ЕЛЕКТРОННЕ КЕРУВАННЯ ПОВІТРОПОСТАЧАННЯМ
У ДВИГУНАХ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
262
4.1. Шляхи поліпшення повітропостачання у ДВЗ та вимоги
до КПСК. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
262
4.1.1. Проблеми повітроподачі у дизелях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
4.1.2. Особливості повітропостачання у бензинових
двигунах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
268
4.2. Основи побудови КПСК повітроподачею у ДВЗ. . . . . . . . . . . . .
270
4.3. Датчики та виконавчі пристрої комп’ютерних підсистем
керування повітроподачею. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
276
Контрольні запитання та завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
ГЛАВА 5. ЕЛЕКТРОННІ БЛОКИ І КАНАЛИ АДАПТАЦІЇ ДВЗ ЗА
ОБРАНИМИ КРИТЕРІЯМИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
292
5.1. Електронне керування рівнем токсичності викидів
двигунів. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
292
424
5.1.1. Проблема нейтралізації ВГ та вимоги до КПСК паливо-
повітропостачанням та КБК рівнем токсичності двигунів..
293
5.1.2. Особливості побудови КБК рівнем токсичності ДВЗ. . 300
5.1.3. Датчики та виконавчі пристрої КБК екологічними
характеристиками ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
302
5.2. Електронне керування кліматичною адаптацією ДВЗ. . . . . . . 311
5.2.1. Шляхи забезпечення кліматичної адаптації ДВЗ та вимоги
до КБК з таким пристосуванням . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
311
5.2.2. Особливості КБК кліматичною адаптацією ДВЗ. . . . . . . . . 313
5.3. КБК вторинним використанням теплоти в ДВЗ. . . . . . . . . . . . .
317
5.3.1. Наукові основи керування утилізацією теплоти
у турбокомпаундних дизелях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
318
5.3.2.Оцінки ефективності утилізації теплоти в КДВЗ. . 320
5.3.3. Побудова КБК утилізацією скинутої теплоти у КДВЗ. . . . .
322
5.4. КБК розподілом навантаження поміж циліндрами ДВЗ. . . . . . 325
5.5. КБК тепловим станом та надійністю ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . .
335
5.5.1. Шляхи забезпечення експлуатаційної надійності ДВЗ
й вимоги до КБК. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
335
5.5.2. Електронне авторегулювання теплового стану ДВЗ. . . . . . 336
5.5.3. Особливості КБК надійністю ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
343
Контрольні запитання та завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
346
Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
346
ГЛАВА 6. КОМПЛЕКСНІ КОМП’ЮТЕРНІ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ
ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
348
6.1. Проблеми розвитку комплексних КСК ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . .
348
6.2. Системний аналіз комплексної КСК ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . .
349
6.2.1. Функціональний аналіз комплексної КСК ДВЗ. . . . . . . . . . 350
6.2.2. Функціональний аналіз та вибір електронного
забезпечення комплексної КСК ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
360
Аналого-цифровий перетворювач. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
360
Аналоговий мультиплексор. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Спільна робота АЦП та мікроЕОМ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
364
Пам’ять ЦП. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
367
Вибір мікроЕОМ для двигуна. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
Розробка програм керування ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
Контрольні запитання та завдання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Список літератури . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
376
ГЛАВА 7. ЕКСПЛУАТАЦІЯ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ
КЕРУВАННЯ ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
377
7.1. Стабільність та надійність КСК ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
378
7.1.1. Стабільність (параметрична надійність) КСК ДВЗ. . . . . . . 378
7.1.2. Надійність (фізична) КСК ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
379
425
7.2. Основи діагностування КСК ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
7.3. Ідентифікація та усунення експлуатаційних несправностей
в електронних системах керування ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . .
385
7.3.1. Самодіагностика (бортова діагностика) КСК ДВЗ. . . . . . . .
386
7.3.2. Діагностичне обладнання для перевірки несправностей
КСК ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
391
7.3.3. Тестування надійності та ефективності КСК ДВЗ. . . . . . . . 392
7.3.4. Приклад діагностики КПСК вприскуванням та
запалюванням. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
400
7.4. Контрольно-діагностичні випробування КСК ДВЗ. . . . . . . . . . 401
7.5. Техніко-економічна ефективність електронного керування
двигунами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
409
7.6. Приклади системних тестерів сучасних КСК ДВЗ. . . . . . . . . . .
412
Контрольні запитання та завдання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
415
ГЛАВА 8. МАЙБУТНЄ КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
КЕРУВАННЯ ДВЗ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
416
Контрольні запитання та завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
421
Список літератури . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
421
ВІДОМОСТІ ЩОДО АВТОРІВ
МАРЧЕНКО Андрій Петрович
Проректор з наукової роботи, завідувач кафедри двигунів
внутрішнього згоряння Національного технічного університету
“Харківський політехнічний інститут” та академік Академії Наук Вищої
Школи України, професор, доктор технічних наук, керівник наукового
напряму з екології, вторинного тепловикористання та оптимізації робочого
процесу перспективних ДВЗ, Лауреат нагороди Ярослава Мудрого АН ВШ
України.
РЯЗАНЦЕВ Микола Карпович
Генеральний конструктор з танкових двигунів, заслужений діяч
науки і техніки та академік Інженерної академії наук України, професор,
доктор технічних наук, керівник наукового напряму з конструювання,
доводки та оптимізації технічного рівня перспективних танкових дизелів,
Лауреат Державних премій України.
ШЕХОВЦОВ Анатолій Федорович
Виконуючий обов’язки завідувача кафедри двигунів внутрішнього
згоряння Національного технічного університету “Харківський
політехнічний інститут”, заслужений діяч науки та академік Академії Наук
Вищої Школи України, професор, доктор технічних наук, керівник
наукового напряму з надійності та тривалої міцності деталей
перспективних ДВЗ, Лауреат нагороди Ярослава Мудрого АН ВШ
України.
Навчальне видання
МАРЧЕНКО Андрій Петрович
РЯЗАНЦЕВ Микола Карпович
ШЕХОВЦОВ Анатолій Федорович
ДВИГУНИ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ
Серія підручників у 6 томах
Том 3
КОМП’ЮТЕРНІ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ДВЗ
За редакцією А.П. Марченка
А.Ф. Шеховцова
Редактори О.С. Самініна
Л.А. Копієвська
План 2004 р., п.11/
Підписано для друку Формат Папір
Друк – ризографія. Гарнітура. Times. Ум. друк. арк.
Обл. – вид. арк. 24,5. Тираж 500 прим.
Зам. № Ціна договірна
Свідоцтво про державну реєстрацію ДК №116 від 10.07.2000.
Видавничий центр НТУ “ХПІ”. 61002, Харків, вул. Фрунзе, 21
Друкарня НТУ “ХПІ”
61002, Харків, вул. Фрунзе, 21
