Лекція 9. Мпск газообміном
4.7.1. Керування наддувом
МПСК раціональна при будь–яких прийнятих варіантах системи наддуву двигуна. У системах з перепуском газів в турбіні часто використовується двопозиційне (релейне) керування – клапан повністю відкритий або повністю закритий. Але можна здійснювати і неперервне керування. Неперервне пропорційне керування положенням електропневматичного перепускного клапана досягається імпульсною модуляцією в електромагнітному клапані.
Але якнайповніше МПСК може бути використана у варіантах з електротурбокомпресором (рис. 3.23) для програмно–пошукового адаптивного керування тиском наддуву. Такі системи багато в чому аналогічні адаптивним системам керування випередженням вприскування палива. Одна з них подана на рис. 4.16.
Рис. 4.16. Схема адаптивно–пошукової МПСК тиском надувного повітря
Система автоматичного регулювання частоти обертання двигуна (САРЧ): ФАРЧ – формувач алгоритму регулювання частоти обертання двигуна; ОПП обмежувач подання палива; ЕПС – електронна паливна система; ТМЧ – теплова і механічна частини двигуна; ЕСГО – електронна система газообміну; ДЧД – давач частоти обертання двигуна;
Система автоматичного регулювання тиску наддуву (САРТН): ЗРН – задавач регулятора тиску наддуву; ФАРН – формувач алгоритму регулювання наддуву; ОТН – обмежувач тиску наддуву; ДГ – воротний двигун–генератор; ТК – турбокомпресор; ДЧТК – давач частоти обертання турбокомпресора; ДТН – давач тиску надувного повітря; ПАС – пошукова адаптивна система.
Ведучою є система автоматичного регулювання частоти обертання двигуна – САРЧ. Вихідний сигнал uн регулятора наддуву визначає режим роботи і навантаження двигун–генератора. У загальному випадку оптимальний за витратою палива тиск наддуву залежить від частоти обертання, навантаження двигуна і їх похідних. При програмній адаптації в процесах регулювання наддуву для оптимізації, наприклад, процесу пуску двигуна необхідна адаптація у функції теплового стану двигуна. За наявності в МПСК давачів температур в системах двигуна програмна адаптація забезпечує задовільну точність виходу значень тиску наддуву на величини близькі до оптимальних. Але впливи інших неконтрольованих параметрів двигуна, палива і навколишнього середовища на оптимальне значення тиску наддуву програмна адаптація не враховує. Тому доцільне її доповнення пошуковою адаптацією.
У системі автоматичного регулювання тиску наддуву – САРТН на рис. 4.16 програмну адаптацію за частотою обертання, вихідному сигналу регулятора частоти, який характеризує крутний момент двигуна, і його похідним здійснює програматор, що входить у структуру задавача регулятора тиску наддуву (ЗРН). Параметри, у функції яких здійснюється програмна адаптація, органічно присутні в мікроконтролері двигуна і не вимагають установки на двигун додаткових давачів.
Залежності питомої витрати палива і вихідного сигналу регулятора частоти від тиску наддуву при сталому режимі роботи двигуна схожі з їх залежностями від випередження вприскування, представлених на рис. 4.12. Мінімальні значення цих параметрів, також припадають на одну і ту ж величину тиску наддуву, оптимальну за витратою палива.
Відповідно до програми задавач тиску визначає близький до оптимального тиск наддуву в перехідних процесах і при виході на сталий режим. Після стабілізації режиму роботи двигуна, пошуковою адаптивною системою по незмінності частоти обертання і вихідного сигналу регулятора частоти обертання двигуна (знаходженні їх в допустимих межах), пошукова система подає на задавач регулятора тиску наддуву пробні дії, що змінюють задане значення тиску наддуву на фіксовану величину (крок пошуку) і, аналізуючи одержані зміни, вибирає тиск наддуву, оптимальний за витратою палива двигуном.
Пошук у бік збільшення тиску наддуву може бути припинений і при зниженні вихідного сигналу регулятора частоти обертання двигуна, викликаним черговим кроком пошуку, менш ніж на деяку задану величину, або при виявленні наближення до можливості появи помпажу, що знаходиться мікроконтролером за сигналами давачів частоти обертання турбокомпресора і тиску наддуву.
Обмеження в оптимальному керуванні електротурбокомпресором здійснюються у функції частоти його обертання, тиску наддуву, частоти обертання і навантаження двигуна, які характеризують рівні механічних напруг, віддаленість від помпажу тощо.
Оптимальне адаптивне керування електротурбокомпресором реалізується в мікроконтролері двигуна.
Регулятор, програмно реалізований в мікроконтролері, керує режимом і потужністю електротурбокомпресора. Регулятор одержує інформацію про частоту обертання двигуна і вихідний сигнал регулятора частоти обертання двигуна. Необхідно використовувати також інформацію про тиск наддуву, яка повинна бути в адаптивній системі керування двигуном, і про навантаження двигуна, безумовно, присутньою в системах керування електропередачею автомобіля. Для наближеної, достатньої за необхідної точності оцінки навантаження двигуна можна використовувати вихідний сигнал регулятора частоти обертання двигуна. При сталій потужності двигуна, підтримуваній автоматично системою керування електричної передачі, цей сигнал характеризує витрату палива, тобто ефективність робочого процесу.
У об'єднаній МПСК двигуном і електротурбокомпресором доцільна програмна і пошукова адаптація. Програмна забезпечує близьке до оптимального керування турбокомпресором в перехідних процесах у функції частоти обертання, навантаження двигуна і їх похідних. Також забезпечується прискорений вихід на оптимальні настройки на сталих режимах. На цих режимах періодично здійснюється точніший пошук оптимальних настройок з подальшою корекцією програм адаптації.