Переходные процессы поршневых двигателей с различной формой внешней скоростной характеристики

На сегодняшний день основными характеристиками поршневых двигателей остаются мощностные и динамические показатели. При этом динамические качества автомобиля в целом в значительной степени определяются формой внешней скоростной характеристики (ВСХ) двигателя. Рассмотрены возможности изменения формы ВСХ двигателя путем корректирования топливоподачи на различных режимах. Описан метод улучшения мощностных и динамических показателей путем перевода четырехтактного двигателя на работу по двухтактному циклу на режимах с низкими частотами вращения. Проведен анализ результатов расчетных исследований переходных процессов двигателей с различной формой внешней скоростной характеристики. С помощью разработанной авторами математической модели смоделирован переходный процесс разгона двигателя типа КамАЗ-740 в диапазоне частот вращения двигателя от 800 до 2200 мин^-1 (увеличение скоростного режима в 2,75 раза) при корректировании топливоподачи. Показано, что увеличение подачи топлива двигателя типа КамАЗ-740 на режиме максимального крутящего момента примерно в 1,5 раза (рост коэффициента приспособляемости по крутящему моменту с 1,05 до 1,50) сокращает время разгона двигателя с 8,2 до 5,4 с (на 34%). Проведенное фирмой Ricardo моделирование разгона автомобиля с двигателем типа 2/4 Sight (переход на двухтактный цикл на максимальной нагрузке в области низкой частоты вращения) показало, что при разгоне транспортного средства с 80 до 120 км/ч (увеличение скорости автомобиля в 1,5 раза) время разгона сократилось с 8,1 до 6,7 с (на 17%) по сравнению с автомобилем со штатной комплектацией.

1. Машиностроение. Энциклопедия. Том IV. Двигатели внутреннего сгорания / Л.В. Грехов, Н.А. Иващенко, В.А. Марков и др. Под ред. А.А. Александрова, Н.А. Иващенко. – М.: Машиностроение, 2013. – 784 с.

2. Топливная аппаратура и системы управления дизелей / Л.В. Грехов, Н.А. Иващенко, В.А. Марков. – М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2005. – 344 с.

3. Гусаков, С.В. Показатели динамических качеств двигателей внутреннего сгорания / С.В. Гусаков, С.С. Бисенбаев, А. Прияндака // Вестник РУДН. – Инженерные исследования. – 2004. – № 2. – С. 20-24.

4. Патрахальцев, Н.Н. Неустановившиеся режимы работы двигателей внутреннего сгорания / Н.Н. Патрахальцев. – М.: Изд-во РУДН, 2009. – 380 с.

5. Нарбут, А.Н. Оптимизация разгона АТС / А.Н. Нарбут, А.А. Мухитдинов, К.В. Мартынов // Автомобильная промышленность. – 2002. – № 1. – С. 20-22.

6. Перспективы развития электромобилей в России / С.Н. Девянин, В.А. Марков, А.А. Савастенко, Э.А. Савастенко // 9-е Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса: сборник докладов Международной научно-технической конференции, Москва, 29 января 2021 года. – М.: МАДИ, 2021. – С. 114-121.

7. Кузнецов, А.Г. Улучшение динамических свойств среднеоборотного дизеля при использовании регулируемого турбонаддува / А.Г. Кузнецов, С.В. Харитонов, В.А. Рыжов // Известия ВУЗов. Машиностроение. – 2021. – № 11. – С. 59-74.

8. Кузнецов, А.Г. Разработка и исследование системы управления дизельным двигателем / А.Г. Кузнецов, С.В. Харитонов, В.А. Рыжов // Двигателестроение. – 2021. – № 2. – С. 20-25.

9. Агуреев, И.Е. Динамика и синергетика поршневых двигателей внутреннего сгорания / И.Е. Агуреев, М.В. Малиованов // Двигателестроение. – 2001. – № 2. – С. 36-39.

10. Матейчик, В.П. Динамическая система для оценки различных энергоустановок дорожных транспортных средств / В.П. Матейчик // Двигателестроение. – 2004. – № 1. – С. 10-12.

11. Евдонин, Е.С. Разработка и применение эмпирических моделей для оптимизации управления двигателем внутреннего сгорания / Е.С. Евдонин, П.В. Душкин, А.И. Кузьмин // Труды НАМИ. – 2020. – № 4. – С. 101-108.

12. Системы управления дизельными двигателями: Перевод с немецкого. – М.: ЗАО «КЖИ За рулем», 2004. – 480 с.

13. Системы управления бензиновыми двигателями: Перевод с немецкого. – М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2005. – 432 с.

14. Марков, В.А. Оценка влияния формы внешней скоростной характеристики на показатели дизеля в переходном процессе / В.А. Марков, М.И. Шлёнов // Известия ВУЗов. Машиностроение. – 2009. – № 1. – С. 47-57.

15. Лысунец, А.В. Моделирование скоростных характеристик ДВС для разработки автоматических систем управления с обратной связью / А.В. Лысунец, В.В. Медведев // Двигателестроение. – 2015. – № 2. – С. 25-27.

16. Шлёнов, М.И. Улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы автоматического регулирования частоты вращения: дис. ... канд. тех. наук / М.И. Шлёнов. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 164 c.

17. Марков, В.А. Расчетные исследования динамических качеств дизельного двигателя и гусеничной машины / В.А. Марков, Ф.Б. Барченко, В.А. Неверов [и др.] // Известия ВУЗов. Машиностроение. – 2022. – № 3. – С. 31-52.

18. Марков, В.А. Форсирование четырехтактного двигателя путем перевода на работу по двухтактному циклу в режимах с низкими частотами вращения / В.А. Марков, Ф.Б. Барченко, Э.А. Савастенко [и др.] // Известия ВУЗов. Машиностроение. – 2022. – № 2. – С. 38-52.

19. Савастенко, Э.А. Форсирование четырёхтактного двигателя в области низких частот вращения переводом на работу по двухтактному циклу / Э.А. Савастенко, А.А. Савастенко, Р.А. Москвичев // 9-е Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса: сборник докладов Международной научно-технической конференции, Москва, 29 января 2021 года. – М.: МАДИ, 2021. – С. 367-379.

20. Osborne R.J., Stokes J., Lake T.H. et al. Development of a Two-Stroke/Four-Stroke Switching Gasoline Engine – The 2/4 SIGHT Concept // SAE Technical Paper Series. – 2005. – № 2005-01-1137. – P. 1-17.