ВВЕДЕНИЕ 5
1 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 7
1.1 УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЕЙ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ 7
1.2 ГАЗОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 13
1.3 РЕГУЛЯТОР 16
1.4 ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛЯТОРА 20
1.5 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 24
1.6 О СРЕДЕ SIMULINK 28
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВС 32
2.1 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ДРОССЕЛЬНОЙ ЗАСЛОНКИ 33
2.2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ВПУСКНОГО КОЛЛЕКТОРА 34
2.3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МАССОВОГО РАСХОДА ВОЗДУХА 34
2.4 ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ГЕНЕРАЦИИ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА 35
2.5 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ УГЛОВОГО УСКОРЕНИЯ 35
3 РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ 36
3.1 КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ БЛОКА КОЛЛЕКТОРА 36
3.2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТАКТОВ ВПУСКА И СЖАТИЯ 37
3.3 МОДЕЛИРОВАНИЕ БЛОКА ГОРЕНИЯ 37
3.4 МОДЕЛИРОВАНИЕ БЛОКА КОНТРОЛЛЕРА 38
4 ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ 40
4.1 ОЦЕНКА РАБОТЫ КОНТРОЛЛЕРА 40
4.2 ВЕРИФИКАЦИЯ 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
На различных этапах развития и совершенствования поршневых двигателей
изменялась мотивация к использованию того или иного вида топлива для них. Но
некоторые тенденции в этом развитии, такие как постоянный рост количества производимых и используемых силовых (в основном транспортных) установок с ДВС, а
также постоянный рост количества потребляемого ими топлива, остаются неизменными и сегодня. Последствия этих тенденций известны: это, во-первых, прогнозируемое исчерпание запасов сырья для производства традиционных жидких моторных топлив нефтяного происхождения, во-вторых, это катастрофически негативное
влияние на окружающую среду, причем, как стало совершенно понятно в последнее
время, это негативное влияние носит глобальный характер, т.е. человечество своей
деятельностью уничтожает среду собственного обитания. К сожалению, этот процесс приобрел столь широкий размах и масштабы, что остановить его, а тем более в
короткие сроки, является архитрудной проблемой. Что же касается мотивации использования того или иного вида топлива, то она диктовалась до сих пор в основном
экономическими соображениями иногда и глобального масштаба. Одним из важнейших, альтернативных жидким нефтяным топливам, является природный газ. Во-первых, потому что разведанные его запасы в недрах земли во много раз превышают
запасы нефти; во-вторых, потому что природный газ по своим моторным свойствам,
влияющим на важнейшие энергоэкологические характеристики ДВС, превосходит
жидкие нефтяные топлива; в-третьих, поскольку природный газ для использования
его в качестве моторного топлива не требует, в отличие от нефти, глубокой переработки и связанных с этим немалых дополнительных затрат, себестоимость его всегда объективно ниже себестоимости жидких нефтяных топлив. Причем, речь идет о
стоимости единицы получаемой энергии. Отдельно следует отметить такое преимущество природного газа, как существенно более низкое влияние на загрязнение окружающей среды (особенно грунта и воды), чем жидких нефтяных топлив. Опыт
использования природного газа, как моторного топлива, является очень полезным
при разработке технологий использования в этом качестве любых других горючих
газов.6
В настоящее время все большее распространение получает применение различных газов в качестве моторного топлива для транспортных средств и автономных энергетических установок.
Однако алгоритмы, используемые в настоящее время в управлении газовыми
двигателями внутреннего сгорания, не позволяют достигать требуемого качества
переходных процессов (для электроагрегатов) и ездовых качеств (для автомобилей).
В связи с этим задача исследования математических моделей двигателя с целью разработки новых, улучшенных алгоритмов, является актуальной.
Цели и задачи. Целью работы является разработка компьютерной модели процесса подачей топлива в газовом двигателе грузового автомобиля. Для достижения
поставленных целей необходимо решить следующие задачи:
- разработать математическую модель газового ДВС;
- разработать компьютерную модель газового ДВС в среде Simulink;
- верифицировать результаты работы разработанной модели ДВС с испытательным
стендом
В результате работы была разработана компьютерная модель управления
восьмицилиндровым газовым ДВС грузового автомобиля.
По результатам верификации выяснилось, что показатели компьютерной модели управления газовым ДВС отличаются от показателей реального двигателя не
более чем на 8.21%. Данный результат показывает, что разработанная модель
управления двигателем адекватна и приближена к реальному двигателю.
Был разработан контроллер на основе ПИ-регулятора, для управления углом
дроссельной заслонки. За счет этого разброс частоты вращения коленчатого вала
сведен к минимуму.
