Моделирование топливной системы бензиновых двигателей с распределенным впрыском топлива

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

~ Часть 2 —
ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
УДК 629. 431. 74
А. В. Васильев, Е. А. Салыкин, В. И. Липилин, Д. С. Березюков, А. А. Скоробогатов
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА
Волгоградский государственный технический университет
(e-mail: atd304@vstu. ru)
Описаны математическая и натурная модели системы топливоподачи бензинового двигателя с впрыском топлива во впускной коллектор.
Ключевые слова: математическая модель, натурная модель, система топливоподачи, безмоторный стенд.
The article contains description of mathematical and full-scale models of MPFI gasoline engines fuel system. Keywords: a mathematical model, a full-scale model, a fuel system, a motorless stand.
Система топливоподачи современного бензинового двигателя представляет собой сложную совокупность гидравлических, электрических и механических элементов. Для модернизации существующих и проектирования новых систем топливоподачи, представляется актуальной задача их моделирования.
В основе математической модели системы топливоподачи бензинового двигателя лежит анализ ее элементно-узловой структуры. Сложную по конфигурации систему можно условно разделить на отдельные функциональные элементы [1], которые имеют относительно простое математическое описание. Связи этих элементов друг с другом описаны исходя из принципа сохранения энергии и условия неразрывности потоков. Движение сжимаемой жидкости —
топлива представлено одномерным и изотермическим. В результате расчет сводится к определению переменных давлений, расходов (подач), скоростей и положений подвижных частей в узлах системы на основании решения систем уравнений, составленных для этих узлов.
Решение уравнений осуществлялось в интерактивной среде разработки алгоритмов Маі-ЬЛБ/Бітиііпк методом Рунге-Кутта 2-го и 3-го порядка [2]. На рис. 1 показана структура модели в Бітиііпк. Каждый блок содержит в себе уравнения, описывающие элемент системы, и имеет соответствующие входы и выходы для связи с другими блоками.
В качестве примера рассмотрим систему уравнений, описывающих регулятор давления топлива, (блок «Регулятор давления топлива», см. рис. 1):
vk = m-1 [p, F, — Pjfj — hvk- Rmp • sign (vk) — c (zk + zo)]-
Qu = B
fdp + ndmzk sin2 Іц• signp — Pj))2|p, -p!p -Q,
где ук — скорость запорно-регулирующего элемента- т — масса подвижной части РДТ- ^ и
— рабочие площади запорно-регулирующего элемента со стороны напорной и сливной линии соответственно- к — коэффициент вязкого трения- Лтр — сила трения- с — жесткость пружины- z0 — величина предварительного сжатия
пружины- zk — перемещение запорно-регулирующего элемента регулятора давления топлива- ?кл — ход запорно-регулирующего элемента-
— площадь проходного сечения дросселя, подсоединенного параллельно клапану- йщ — средний диаметр дросселирующей щели клапана- 0 — угол конусности клапана- В — параметр, учи-
тывающий инерционность столба жидкости.
На рис. 2 показан внешний вид этой системы уравнений, написанных в среде ММ-
LAB/Simulink. Аналогично выглядят уравнения для других элементов.
Расход на выходе
Давление на выходе

ТРУБОПРОВОД Расход на Давление
входе на входе
Давление Расход
на выходе МЕСТНОЕ на выходе
Давление СОПРОТИВЛЕНИЕ
Расход
на входе на входе

Расход на Давление
выходе на выходе
ТРУБОПРОВОД
Расход на Давление
входе на входе
Давление ОБРАТНЫЙ КЛАПАН Расход на
на выходе выходе
Давление Расход на
на входе входе
Расход на выходе
Расход на входе
ТРУБОПРОВОД
Давление на выходе
Давление на входе
Давление на выходе
Давление на входе
НАСОС
Расход на выходе
Расход на входе
Расход на Давление
выходе на выходе
ТРУБОПРОВОД
Расход на Давление
входе на входе
Давление Расход
на входе МЕСТНОЕ на выходе Давление СОПРОТИВЛЕНИЕ Расход на выходе на входе
?
Давление на входе
Давление на
выходе ТРОЙНИК
Давление на выходе
Расход на входе
Расход на выходе
Расход на выходе
Расход на Давление
входе на входе ТРУБОПРОВОД
Расход на Давление
выходе на выходе
Давление Расход на
на входе МЕСТНОЕ входе Давление СОПРОТИВЛЕНИЕ Расходна на выходе выходе
Расход на входе
Расход на выходе
ТРУБПРОВОД
Давление на входе Давление на выходе
Давление МЕСТНОЕ Расход на
на входе входе
Давление СОПРОТИВЛЕНИЕ Расход на
на выходе выходе
Расход на РАМПА Давление на
входе входе
о
к
я ас з& gt-
g a g 5
is Is
Ч. CQ Гч ю
= ч: о О я аз, а н. о S
* 5 Si х 9 а § Рч 05
ё s н с I ш
ё е 1о І н
и
К
X О
і ?
11 R л
аз
0 я X
н 8-
1 ° А х
Рис. 1. Структура математической модели системы топливоподачи
Натурное моделирование системы топливо-подачи выполнено в виде специально разработанного безмоторного стенда, имитирующего работу топливной системы бензинового двигателя с распределенным впрыском топлива во впускной коллектор, схема которого приведена
на рис. 3. Данный стенд собран на базе деталей системы топливоподачи двигателя ВАЗ-21 124 и позволяет исследовать работу топливной системы на различных эксплуатационных режимах, задаваемых электронным блоком управления [3]. На топливной рампе стенда установ-
лен датчик давления топлива (ДДТ), сигнал с которого через цифровой ШВ-осциллограф
поступает на ЭВМ и выводится на дисплей монитора.
Рис. 2. Структура системы уравнений, описывающих регулятор давления топлива в среде МаґЬЛБ^ітиІіпк:
1 — рі - давление на входе в РДТ- 2 — Ьшах — максимальное перемещение запорного элемента- 3 — йіп — входной диаметр РДТ- 4 — йоиґ -выходной диаметр РДТ- 5 — к — коэффициент вязкого трения- 6 — г0 — предварительное сжатие пружины- 7 — с — жесткость пружины- 8 -5 — площадь проходного сечения дросселя, подсоединенного параллельно клапану- 9 — рі - давление на входе в РДТ- 10 — йа — средний диаметр дросселирующей щели клапана- 11 — івіа — угол конусности клапана- 12 -р] - давление на выходе из РДТ- 13 — 2і - расход на
входе в РДТ- 14 — 2] - расход на выходе из РДТ
Рис. 3. Принципиальная схема диагностического стенда:
1 — ЭБН- 2 — топливный фильтр- 3 -топливопровод- 4 — топливная рампа- 5 — ДДТ, 6 — форсунки- 7 — мерные емкости- 8 — регулятор давления топлива- 9 — топливный бак- 10 — обратный клапан
Результаты, полученные в ходе математи- ная и полученная на стенде характеристики
ческого и натурного моделирования, имеют хо- давления в топливной рампе после включения
рошую сходимость. На рис. 4 показаны расчет- электробензонасоса.


& quot-К4
// / -
* /

-
I
/
е_
1 /
— ?
?
?

(*-
?



2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 ВреМЯ, С 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8
Рис. 4. Характеристики давления в топливной рампе после включения электробензонасоса:
1 — расчетная- 2 — экспериментальная
Разработанные модели позволяют изучить широкий спектр вопросов, связанных с устройством и функционированием топливных систем современных бензиновых двигателей. В частности, предполагается использовать их в исследованиях, направленных на создание новых методов диагностирования систем топливоподачи.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Автоматизированное проектирование машиностроительного гидропривода / И. И. Бажин, Ю. Г. Берен-
гард, М. М. Гайцгори [и др. ]- под общ. ред. С. А. Ермакова. — М.: Машиностроение, 1988. — 312 с.
2. Черных, И. В. 81МЦЪШК: среда создания инженерных приложений / И. В. Черных- под общ. ред. В. Г. Потемкина. — М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003. — 496 с.
3. Васильев, А. В. Совершенствование диагностики топливных форсунок двигателей с распределенным впрыском / А. В. Васильев, Е. А. Салыкин, Д. С. Березюков // Тез. докл. науч. -техн. конф. 5-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе. — М.: МАДИ, 2011. — С. 118−119.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой