Одним из ключевых вопросов при создании нового двигателя внутреннего сгорания является разработка и калибровка его микропроцессорной системы управления (МПСУ). Калибровка и оптимизация работы МПСУ с различными связями управления является основной задачей при проектировании двигателя. Калибровку двигателя обычно проводят на испытательном стенде, где определяют оптимальные параметры на экономичных режимах, а так же режимах максимальной мощности, что требует большого количества временных и финансовых затрат.

Калибровка блока управления двигателем

Процесс калибровки включает в себя изменение большого числа параметров управления двигателем и определение опытным путем оптимальных значений. Инженер-калибровщик осуществляет поочередную настройку управляющих параметров ДВС на каждом режиме работы двигателя, число которых доходит до 10000. В ходе калибровки подбираются оптимальные значения управляющих параметров ДВС, обеспечивающих требуемые значения токсических, экономических и мощностных показателей двигателя. Процесс калибровки вновь разрабатываемой МПСУ может занимать по времени до нескольких лет, при этом расходуются не только большие трудовые ресурсы, но и колоссальные материальные расходы, связанные с длительной работой дорогостоящего испытательного оборудования.

Использование электронных методов калибровки

Использование электронных технологий в области калибровки МПСУ двигателей позволит заметно сократить временные, трудовые и финансовые затраты при создании новых двигателей, а так же повысить точность калибровочных параметров. В рамках государственного контракта №16.516.11.6003 от 15 апреля 2011 г. при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации было положено начало разработки автоматизированных систем для оптимизации параметров управления двигателем. В результате работ был разработан программно-аппаратный комплекс (ПАК), позволяющий подбирать оптимальные значения управляющих параметров двигателя на квазистационарных режимах работы на основании экспериментальных данных о токсических и экономических параметров. В состав ПАК входят блок сбора и обработки информации (БСОИ), преобразователь сигналов, персональный компьютер с инсталлированной программной частью ПАК.

БСОИ подключается к персональному компьютеру через преобразователь сигналов, так же соединен с электронным блоком управления двигателем и датчиками диагностики параметров управления. БСОИ работает от стандартного автомобильного аккумулятора, используемого на испытательных стендах, или от штатной бортовой сети автомобиля.

Реализация программного обеспечения (ПО) для оптимизации параметров управления ДВС осуществлена в среде MATLAB. Программа включает в себя графический интерфейс пользователя, который позволяет получать экспериментальные данные и параметры оптимизации, а также включает в себя справочную и информационную системы. ПО создано с применением искусственных нейронных сетей.

Процесс оптимизации заданных параметров управления двигателем с помощью ПАК происходит следующим способом:

1. Сбор информации с датчиков и исполнительных механизмов;

2. Обработка полученных данных и передача на преобразователь сигналов;

3. Передача обработанных данных на персональный компьютер;

4. Аккумуляция и анализ полученных данных, оптимизация параметров управления и замена соответствующих им заводских настроек.

Испытания программно-аппаратного комплекса

Для проверки адекватности работы ПАК были выбраны 5 режимных точек и сняты нагрузочные характеристики базового ДВС и двигателя с оптимизированными параметрами управления.

Результаты исследований показали улучшение экономических показателей до 10% на статических режимах, что подтверждает целесообразность применения ПАК.

Заключение

Использование новых технических средств в области технологий создания энергоэффективных двигателей для транспортных систем, а именно ПАК и программного обеспечения в среде MATLAB, позволяющего подбирать оптимальные значения параметров управления двигателем на статических режимах работы позволит улучшить энергетические и экономические параметры двигателей внутреннего сгорания. При дальнейшем усовершенствовании программно-аппаратного комплекса за счет расширения области режимов, для которых проводится оптимизация, расширения количества оптимизационных алгоритмов использование ПАК позволит в скором времени проводить многопараметровую оптимизацию в диапазоне рабочих режимов при разработке новых МПСУ ДВС, а так же при создании модификаций уже существу