Требования, предъявляемые к математической модели

Адаптивные системы используются для управления топливоподачей, обеспечивающего поддержание состава горючей смеси, близкой с стехиометрической (при коэффициенте избытка воздуха α, равном 0,98 . 0,99, что требуется для эффективной работы трехкомпонентных нейтрализаторов отработавших газов.

Обычно адаптивное управление сочетается с программным, причем для каждого из них выделяется определенная область эксплуатационных режимов.

Коэффициент избытка воздуха (α), характеризующий состав горючей смеси, может исчисляться в зависимости от массовых часового (GВ, кг/ч) или циклового (GВЦ , кг/цикл) расходов воздуха, т.е.

или = (2.3.1)

где GТ - часовой расход топлива, кг/ч; gЦ - цикловая подача топлива, кг/цикл; l0 - количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания одного килограмма топлива.

Если программой управления топливоподачей заданы значения α, то часовой расход и цикловая подача топлива соответственно будут равны

GТ = α lo GВ (2.3.2)

g Ц = α lo GВЦ (2.3.3)

По выражению (2.3.2) строится управление в системах непрерывного впрыскивания. При импульсном впрыскивании цикловая подача должна определяться по массовому цикловому расходу воздуха (2.3.3). Следует отметить, что во втором случае можно добиться большей точности дозирования, так как диапазон изменения цикловых подач топлива в 4 .5 раз меньше вариации его часового расхода, зависящего как от нагрузки (дросселирования), так и от частоты вращения коленчатого вала.

Таким образом, для формирования импульсов, управляющих работой форсунок, необходима информация о массовом цикловом расходе топлива. Однако непосредственное его измерение практически невозможно, поэтому в системах управления используется измерение расхода воздуха (GВЦ, кг/с) с последующим пересчетом его на цикловую подачу

GВЦ = (кг/цикл) (2.3.4)

где i - число цилиндров;

п - частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1.

Таким образом, основной величиной, в соответствии с которой должна определяться и реализовываться цикловая подача или часовой расход топлива, является массовый расход воздуха.

Массовый цикловой расход воздуха физически определяется рабочим объемом двигателя (Vh), плотностью воздуха на впуске в двигатель (ρв) и коэффициентом наполнения (ηv), т.е.

GВЦ =( кг ) (2.3.5)

Учитывая, что плотность воздуха на впуске определяется выражением

( кг/м3 ) (2.3.6)

а коэффициент наполнения

(2.3.7)

где ε - степень сжатия;

р0, Та- давление и температура на впуске в двигатель, (Па, К);

ра, Та - давление и температура заряда в конце наполнения, (Па, К);

R - газовая постоянная воздуха, Дж/(кг*град);

ηvг - коэффициент остаточных газов, можно считать

GВЦ = ( кг ) (2.3.8)

Учитывая постоянство ε, Vh, R и незначительные значения γг, основной величиной, которая определяет цикловой расход воздуха, является давление в конце наполнения ( pa ). Оно в свою очередь определяется уравнением

pa = po –Δpтр –Δpкл ( Па ) (2.3.9)

где Δpтр ,Δpкл - соответственно потери давления вследствие гидравлического сопротивления впускной системы (с учетом падения давления на дроссельной заслонке) и клапана, Па.

Разность (ро - Δpтр) представляет собой абсолютное давление во впускном трубопроводе (ртр), а потери давления в клапане равны

Δpкл = ( Па ) (2.3.10)

где ξкл - коэффициент гидравлических потерь в клапанной щели;

Скл - скорость смеси в клапане, м/с.

Температура заряда в конце наполнения составляет

Та =( К) (2.3.11)

где ΔТ - подогрев заряда на впуске от нагретых деталей двигателя, К;

Тг - температура отработавших газов, К.

Подставляя выражения (2.3.10) и (2.3.11) в уравнение (2.3.8) можно записать

GВЦ = (2.3.12)