4.5.4. Якість усталених режимів регулювання частоти

У реальному сталому режимі регулювання частоти окрім статичної помилки, що є середнім за один або декілька обертів значенням, мають місце змінні складові помилки (нерівномірність частоти обертання), викликані високочастотними збуреннями або перешкодами. Вони створюються крутними коливаннями, недосконалістю передач, похибками давача, нестабільністю навантаження, а також перешкодами вимірника навантаження. Ці перешкоди мають порівняно малі амплітуди.

Мікропроцесорні регулятори і електронні паливні системи, що практично не містять елементів, запізнювання і інерція яких більше, ніж в тепловій і механічній ланках двигуна, розширюють смугу пропускання МПСК частотою обертання. Вона стає чутливішою до високочастотних обурень. У ній виникають високочастотні автоколивання, що створюють істотну сталу нерівномірність частоти обертання в межах одного обороту валу двигуна. Автоколивання ростуть і при введенні похідної в алгоритм регулювання.

Такі автоколивання приводять, зокрема, до сталої нерівномірності подач палива по циліндрах і відповідно нерівномірності розподілу навантаження по циліндрах, яка перевищує допустимі межі. Для їх усунення достатньо включення навіть лінійних стаціонарних фільтрів в структуру для усталеного режиму.

Але раціональніше використовування фільтруючих властивостей нелінійних елементів з постійними, а тим більше адаптивний керованими зонами нечутливості на вході диференціюючого каналу і достатньо низькою крутизною початкових ділянок характеристики нелінійного елементу в пропорційному каналі, як це показано на рис. 4.8.

Експериментальна перевірка на різних двигунах показала, що статична помилка при використовуванні описаних алгоритмів регулювання частоти обертання і структур мікроконтролерів може бути зроблена скільки завгодно малою. Практично вона не виходила за межі 0,007%.

Можливість оптимізації в СЗС параметрів пропорційно–інтегральних алгоритмів регулювання частоти обертання в усталених режимах без втрати якості перехідних процесів дозволила мінімізувати нестабільність частоти обертання. Можливість за тих же умов забезпечувати в структурах усталених режимів ефективну фільтрацію високочастотних збурень дозволила мінімізувати нерівномірність частоти обертання двигуна.

У сукупності цим забезпечені менші амплітуди коливань вихідних сигналів мікропроцесорних регуляторів частоти обертання, визначаючих відповідно і вищу рівномірність і стабільність циклових подач палива по циліндрах в сталих режимах. Це один із засобів зниження витрати палива в двигунах з МПСК.

Підвищення якості регулювання частоти обертання мікропроцесорними регуляторами в сталих режимах дозволяє також понизити мінімально–стійку частоту обертання двигунів на холостому ходу, що забезпечує істотне зниження середньо експлуатаційної витрати палива.

Забезпечення мінімальне стійкої частоти обертання при пуску. Зниження мінімально стійкої частоти обертання дозволяє закінчувати пуск двигуна на відповідно меншій частоті обертання. Це скорочує витрату енергії і тривалість пуску.

У мікроконтролері найпростіша реалізація оптимальних алгоритмів керування розгоном двигуна при пуску. Окрім алгоритмів оптимального регулювання частоти обертання в СЗС, в комплекс алгоритмів керування входять алгоритми програмного адаптивного керування параметрами уприскування палива і повітряного заряду у функції початкового стану поточних значень частоти обертання і тиску наддуву двигуна, що запускається. У тому числі випередженням, тиском, кількістю фаз, формою характеристики уприскування палива, обмеженням величини подачі палива, виключенням подачі палива за умов, не забезпечуючих його запалювання і ефективне згорання, фазами газорозподілу тощо.

МПСК розширює також можливості програмного перекладу в процесі пуску частини циліндрів двигуна в компресорний режим для прискорення зростання тиску наддуву і т.п.

Форсуюча структура забезпечує найефективніше використовування програмного (адаптивного) керування для прискорення процесу розгону двигуна, а демпфуюча дозволяє мінімізувати аж до повного виключення перерегулювання частоти обертання на завершальній стадії пуску.

На всіх випробуваних двигунах електронне керування забезпечує скорочення тривалості і підвищення надійності пуску. При цьому за рахунок скорочення тривалості, зменшення коливальної перехідного процесу і обмеження знизу і зверху циклових подач знижується витрата палива в процесі пуску двигуна.

Додаткове скорочення тривалості пуску досягається, наприклад, форсуючими циліндрами, прискорюючими створення тиску палива в акумуляторах.

Полегшення і прискорення пуску двигуна при мікропроцесорному керуванні дозволяє зменшити і здешевити джерела пускової енергії, додатково покращуючи економічні і массогабарітниє показники установки.