Использование турброкомпрессора с турбиной изменяемой геометрии для повышения экологических и экономических показателей дизеля
Диссертация
Возможность быстро перемещаться играет значительную роль в жизни современного общества. С одной стороны, сегодня можно добраться из одного места в другое по всему миру за все более короткий промежуток времени. С другой стороны, интенсификация перемещений чрезвычайно сильно влияет на экологическую ситуацию в мире, которая непосредственным образом связана с безопасностью всего человечества… Читать ещё >
Содержание
- ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ИНДЕКСОВ
- ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ДИЗЕЛЕЙ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ТУРБОНАДДУВОМ
- 1. 1. Современное состояние и перспективы развития систем регулируемого наддува
- 1. 2. Краткая характеристика математических моделей дизелей
- 1. 2. 1. Нуль — мерные, квази — мерные и многомерные математические модели.36'
- 1. 2. 2. Модели с осреднёнными параметрами
- 1. 2. 3. Метод нейронных сетей
- 1. 3. Постановка задач исследования
- 1. 4. Выводы по главе 1
- ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИЗЕЛЯ С
- ТУРБОКОМПРЕССОРОМ С ИЗМЕНЯЕМОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ ТУРБИНЫ
- 2. 1. Структура и метод составления модели
- 2. 2. Модели базовых блоков
- 2. 3. Модель системы топливоподачи
- 2. 4. Модель турбокомпрессора (ТКР)
- 2. 4. 1. Анализ методов представления характеристик турбокомпрессора
- 2. 4. 1. Методика представления характеристик ТКР в модели дизеля с ТКР с изменяемой геометрией турбины
- 2. 5. Расчёт параметров в камере сгорания
- 2. 6. Модель впускного трубопровода с охладителем наддувочного воздуха
- 2. 7. Модель выпускного трубопровода
- 2. 8. Модель системы рециркуляции отработавших газов
- 2. 9. Выводы по главе 2
- ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ. 84 ДИЗЕЛЯ 4ЧН8/7,95 С ТКР С ИЗМЕНЯЕМОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ ТУРБИНЫ
- 3. 1. Экспериментальная установка
- 3. 2. Результаты эксперимента
- 3. 3. Повышение экономических и экологических показателей дизеля путём оптимизации давления наддувочного воздуха
- 3. 4. Выводы по главе 3
- ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМ НАДДУВА ДИЗЕЛЯ С ТКР С ИЗМЕНЯЕМОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ ТУРБИНЫ
- 4. 1. Структура системы управления давлением наддува
- 4. 2. Стенд полунатурного моделирования
- 4. 3. Оптимизация динамических параметров САУ
- 4. 3. 1. Исследование статических режимов
- 4. 3. 1. Исследование динамических режимов
- 4. 4. Выводы по главе 4
Список литературы
- Грехов Л.В., Иващенко H.A., Марков В. А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: Учебник для вузов. М.: Легион-Автодата, 2004. 344 с.
- Презентация фирмы «Роберт Бош ГмбХ» // Актуальные вопросы создания топливоподающих систем транспортных дизелей: Матер, международной науч.-техн. конф., посвященной 30-летию ЯЗДА. Ярославль, 2002. С. 19 -33
- Луканин В.Н., Морозов К. А. Двигатели Внутреннего сгорания. В 3 кн. М.: Высшая школа, 1995. Кн. 1. Теория рабочих процессов. 368 с.
- Heywood. J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals: McGraw-Hill series in mechanical engineering. New-York: McGraw-Hill, 1988. 930 p.
- Патрахальцев H.H. Наддув двигателей внутреннего сгорания: Учебное пособие. М.: РУДН, 2003. 319 с.
- Патрахальцев H.H., Севастенко A.A. Форсирование двигателей внутреннего сгорания наддувом. М.: Легион-Автодата, 2004. 176 с.
- Бурячко В.Р., Гук. A.B. Автомобильные двигатели: рабочие циклы. Показатели и характеристики. Методы повышения эффективности. СПб.: НПИКЦ, 2005. 292 с.
- Автомобильные двигатели с турбонаддувом / Я. С. Ханин и др. М.: Машиностроение, 1991. 336 с.
- Hiroshi Uchida. Trend of turbocharger technologies // R&D Review of Toyota CRDL. 2006. Vol. 41, No. 3. P. 1−8.
- Ogata Katsuhiko. Modern Control Engineering. Fourth edition. New Jersey: Prentice Hall, 2002. 964 p.
- Герт Хак, Ланкабель. Турбодвигатели и компрессоры. М.: Издательство Астрель, 2003. 351 с.
- Moody J.F. Variable geometry turbocharging with electronic control // SAE Technical Paper. 1986. № 860 107. P. 1−11.
- Stefanopoulou A.G., Kolmanovsky I., Freudenberg J.S. Control of variable geometry turbocharged diesel engines for reduced emissions // IEEE Transaction on Control System Technology. 2000. Vol. 8. P. 733−745.
- EGR VGT control schemes: Experimental comparison for a high-speed diesel engine. M J. van Nieuwstadt & all. // IEEE Cont. Syst. Mag. 2000. Vol. 20. P. 63−79.
- Корнилов Г. С. Теоритическое и экспериментальное обоснование способов улучшения экологических показателей и топливной экономичности автомобильных дизелей: дисс. .докт. техн. наук. М. 2005. 439 с.
- Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И. И. Токсичность отработавших газов дизелей. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. 376 с.
- Морозов К.А. Токсичность автомобильных двигателей. М.: Легион-Автодата, 2000. 79 с.
- Mortier R.M., Fox M.F., Orszuli. S.T. Chemistry and Technology of Lubricants. London: Springer. 2010. P. 560.
- Schafer F., Basshuysen R. Reduced emissions and fuel consumption in automobile engines. Wien: Springer. 1995. P. 195.
- Diesel exhaust emissions control for light duty vehicles. R. Mital & all. // SAE Technical Paper. 2003. 2003−01−0041. P. 1−11.
- Bai L., Yang M. Coordinated control of EGR and VNT in turbocharged Diesel engine based on intake air mass observer // SAE paper. 2002. 2002−01−1292. P. 1−8.
- Robert Bosch GmbH. Bosch Automotive Handbook. Cambridge: Bentley Pub, 2007. P. 1192
- Rajamani R. Vehicle Dynamics and Control. New York: Springer US, 2006. P. 471
- Robert Bosch GmbH. Системы управления дизельными двигателями: пер. с немецк. М.: За рулём, 2004. 480 с.
- Stefanopoulou A., Kolmanovsky I.V., and Freudenberg J.S. Control of variable geometry turbocharged Diesel engines for Reduced Emissions // IEEE Transactions on Control System Technology. 2000. Vol. 8. 733−745.
- Кузнецов А.Г., Марков В. А., Шатров В. И. Проблемы создания и совершенствования систем управления дизелей // Известия вузов. 1999. № 5−6. С. 76−87.
- Система регулирования угла опережения впрыскивания топлива в цилиндры дизеля / А. Г. Кузнецов и др. // Автомобильная промышленность. 2009. № 2. С. 9−12.
- Электроника корректирует подачу топлива в дизель / Ю. Е. Хрящёв и др,. //Автомобильная промышленность. 2001. № 7. С. 13−16.
- Кузнецов А.Г., Трифонов В. Л. Разработка стенда полунатурного моделирования систем управления двигателями // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2008. № 3. С. 117.
- Кузнецов А.Г., Трифонов В. Л. Разработка стенда полунатурного моделирования энергетической установки с дизелем // Актуальные проблемы развития поршневых ДВС: Материалы межотраслевой научно-технической конференции. СПб. 2008. С. 96−98.
- Кузнецов А.Г. Стенд полунатурного моделирования динамических режимов энергетических установок с дизелями // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2008. № 4. С. 25−29.
- Политропов В.Н. Разработка методов и программных средств полунатурного моделирования систем управления динамическими объектами: дисс.. канд. техн. наук. М., 1984. 165 с.
- Hafher. М. Model based determination of dynamic engine control function parameters // SAE paper. 2001. 01FL-319. P. 1−6.
- Logan E., Roy J.R. Handbook of Turbomachinery. New York: Marcel Dek-ker, 1995. 880 p.
- Hiereth H., Prenninger P.' Charging the internal combustion engine. Wien: Springer. 2007. 268 p.
- Humphries D., Automotive Supercharging and. Turbocharging. Osceola: Motorbooks International. 1992. 176 p.
- Improvement of a turbocharged and intercooled Diesel engine powered vehicle’s startability by means of a three wheel turbocharger / M. Lee & all. // SAE Pap. 1994. 945 018. P. 163−170.
- BrownBoveri. Das Comprex-Funktionsprinzip. bbc. // Brown Boweri Review. 1981. Druckschrift Nr. CH-Z123220D. S. 141−148.
- Melchior, J., Thierry, A.T. Hyperbar system of high supercharging // SAE Pap. 1974. 74.0723. P. 1−9.
- Айзерман M.A. Теория автоматического регулирования машин. М.:•i
- Гостеориздат, 1952. 512 с.
- Блох З.Ш. Динамика линейных систем автоматического регулирования машин. М.: Гостеориздат, 1952. 491 с.
- Кац А. М. Автоматическое регулирование скорости двигателей внутреннего сгорания / Под ред. Ю. В. Долголенко и А. И. Лурье. Л.: Машгиз, 1956. 304 с.
- Кругов В.И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания: Учебное пособие для втузов. М.: Машиностроение, 1979. 615 с.
- Кругов В.И. Двигатель внутреннего сгорания как регулируемый объект. М.: Машиностроение, 1978. 472 с.
- Кругов В.И. Переходные процессы систем автоматического регулирования М.: Машиностроение, 1965. 252 с.
- Крутов В.И. Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1989. 416 с.
- Крутов В.И. Перспективы развития автоматического регулирования автомобильных дизелей // Автомобильная промышленность. 1987 № 2. С. 10−11.
- Крутов В.И. Учёт дискретности работы ДВС при оценке его динамических свойств как регулируемого объекта // Двигателестроение. 1991. № 4. С. 32−33.
- Толшин В.И. Устойчивость параллельной работы дизель-генераторов. JL: Машиностроение, 1970. 200 с.
- Толшин В.И., Ковалевский Е. С. Переходные процессы в дизель-генераторах. JL: Машиностроение, 1997. 168 с.
- Васильев-Южин P.M. Исследование совместной работы дизеля и агрегатов воздухоснабжения при изменении внешних условий // Двигатели внутреннего сгорания: Межведомств, сб. М. 1997. Вып. 25. С. 42−49.
- Володин А.И. Моделирование на ЭВМ работы тепловозных дизелей. М.: Транспорт, 1985. 216 с.
- Коссов Е.Е., Сухопаров С. И. Оптимизация режимов работы тепловозных дизель-генераторов. М.: Интекст, 1999. 184 с.
- Кулешов А.С. Программа расчёта и оптимизации двигателей внутреннего сгорания ДИЗЕЛЬ-РК. Описание математических моделей, решение оптимизационных задач. М.: МГТУ им. Баумана, 2004. 123 с.
- Гришин Ю.А. Газодинамическое совершенствование проточной части двигателей внутреннего сгорания: автореф. дис. .д.т.н. М. 2000. 32 с.
- Численное моделирование газообмена двухтактных двигателей / Ю. А. Гришин и др. // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2009. № 2. С. 36−44.
- Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. 591 с.
- Иващенко Н. А., Кавтарадзе Р. 3. Многозонные модели рабочего процесса ДВС. М.: МГТУ им Н. Э. Баумана, 1997. 60с*
- Кулешов А.С., Гришин Ю. А. Программный комплекс NSF-3 // www.bmstu.ru: сервер МГТУ им. Н. Э. Баумана. 1998. URL. http: www.bmstu.ru/facult/em/em2/nsG/nl lrus. htm 1998.
- Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. М.: Машгиз, 1962. 272 с.
- Hiroyuki Hiroyasu, Toshikazu Kadota, Masataka Arai. Development and Use of a Spray Combustion Modeling to Predict Diesel Engine Efficiency and Pollutant Emissions // Bull. JSME. 1983. Vol. 26. P. 576−583.
- Разлейцев Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях. (Харьков): 1980. 169 с.
- Guzzella L. and Amstuz A. Control of diesel engines // IEEE Contr. Syst. Mag. 1998. Vol. 18. P. 53−71.
- Jankovic M., Kolmanovsky I. Constructive lyapunov control design for tur-bocharged diesel engines // IEEE T. Contr. Syst. 2000. T. 8. P 288−299.
- Nyberg M. Model-based diagnosis of an automotive engine using several types of fault models // IEEE T. Contr. SystT. 2002. Vol. 10. P. 679−689.
- Yong-Wha K., Rizzoni G., Utkin V. Automotive engine diagnosis and control via nonlinear estimation // IEEE Contr. Syst. Mag. 2002. Vol. 18. P. 84−99.
- Sher E., Rakib S., Luria D. A practical model for the performance simulation of an automotive turbocharger// SAE paper. 1987. 870 295. P. 1−7.
- Guzzella L., Onder C.H. Introduction to Modeling and Control of Internal Combustion Engine Systems. Berlin: Springer. 2004. P. 300.
- Modeling and simulation of a turbo charged SI engine / L. Eriksson & all. // Annu. Rev. Control. 2002. Vol. 26. P. 129−137.
- Mean value modeling of a small turbocharged diesel engine. Jensen J.P. &all. // SAE paper. 1991. 910 070. P. 1−8.
- Eriksson. L. Modeling and Control of Turbocharged SI and DI Engines // Oil & Gas Science and Technology. 2007. Vol. 62, No. 4. P. 523−538.
- Hendricks. E. Isothermal vs. adiabatic mean value SI engine models // Advances in Automotive Control: In 3rd IF AC Workshop. Karlsruhe. 2001. P. 373 378.
- Massey B., Ward-Smith J. Mechanics of Fluids. London: Stanley Thomes, 1998. 7th edition. 722 p.
- Ellman A., Piche R. A two regime orifice flow formula for numerical simulation// J. Dyn. Syst. 1999. Vol. 121. P. 721−724.
- Andersson. P. Air Charge Estimation in Turbocharged Spark Ignition Engine’s: PhD Thesis. Linkoping. 2005. 245 p.
- Andersson P., Eriksson L. Cylinder air charge estimator in turbocharged SI-engines // SAE Technical Paper. 2004. 2004−01−1366. P. 1−10.
- Nonlinear black-box modeling in system identification: a unified overview. J. Sjoberg & all. // Automatica. 1995. Vol. 12. P. 1691−1724.
- Poggio T., Girosi. F. Networks for approximation and learning // Proc. IEEE. 1990. Vol. 10* P. 1481−1497.
- Sjoberg J., Ngia. L. Neural nets and. related model structures for nonlinear system identification // Nonlinear Modeling. 1998. P. 1—28.
- Reed R. Pruning algorithms — a survey // IEEE Trans, on Neural Networks. 1993. Vol. 4. P. 740−747.
- Rychetsky M., Ortmann S., Glesner. M. Support vector approaches for engine knock detection // Int. Joint Conf. on Neural Networks. 1999. Vol. 2. P. 969 974.
- Bloch. G., Denoeux. T. Neural networks for process control and optimization: two industrial applications // ISA Transactions. 2003. Vol. 1. P. 39−51.
- Nelles O. Nonlinear System Identification: From Classical Approaches to Neural Networks and Fuzzy Models. Berlin: Springer, 2001. 785 p.
- Engine Emissions / J.M. Alonso & all. // IEEE Transactions on Evolutionary Computation. 2007. Vol. 11, No. 1. P. 46−55.
- Cam-Phasing Optimization using Artificial Neural Networks as Surrogate Models Fuel consumption and NOx Emissions / B. Wu & all. // SAE Technical Paper. 2006. 2006−01−1512. P. 1−17.
- Hafiier M., Schuler M., Nelles O. Neural Net Models for Diesel Engines Simulation and Exhaust Optimization // Control Engineering Practice. 2002. Vol. 30, No. 2. P. 402−412.
- Application of Neural Networks for Prediction and Optimization of Exhaust Emissions in a HD Diesel Engine / J: Desantes & all. SAE Technical Paper. 2002. 2002−01−1144. P. 1−10.
- Kesgin U. Genetic Algorithm and Artificial Neural Networks for Engine Optimization of Efficiency and NOx Emission // Fuel. 2004. Vol. 83. P. 885 895.
- Delagrammatikas G. J., Assanis D. N. Development of a Neural Network Model of an Advanced, Turbocharged Diesel Engine for use in Vehicle Level Optimization Studies // Journal of Automobile Engineering. 2004. Vol. 218. P. 521 -523.
- Hashemi N., Clark N. N. Artificial Neural Network as a Predictive Tool for Emissions from Heavy Duty Diesel Vehicles in Southern California // International Journal of Engine Research. 2007. Vol. 8. P. 321−336.
- Clark N.N., Gajendran P., Kern J. M. A predictive Tool for Emissions from Diesel Vehicles //Environmental Science Technology. 2003. Vol. 37. P. 7−15.
- Prediction of Performance and Smoke Emission using Artificial Neural Network in a Diesel Engine / Y. Sekemen & all. // Mathematical and Computational Applications. 2006. Vol. 11. P. 205 214.
- Боковиков A.H., Кузнецов А. Г. Математическая модель системы воз-духоснабжения автомобильного дизеля для полунатурного моделирования его динамических режимов // Грузовик. 2009. № 11. С. 30−33.
- Кузнецов А.Г. Математическая модель дизеля // Автомобильная промышленность. 2010. № 2. С. 30−33.
- Moraal Р.Е., Kolmanovsky I.V. Turbocharger Modeling for automotive control applications // SAE Paper. 1999. 1999−01−0908. P. 309−322.
- Боковиков A.H. Задачи моделирования динамических режимов автомобильного дизеля // Электронное научное издание «Наука и образование: электронное научно-техническое издание». 2009. № 4. http://technomag.edu.ru/ doc/117 297.html.
- Кузнецов А.Г., Лиходед Е. И. Описание функциональных зависимостей динамической модели дизеля полиномами // Актуальные проблемы развития поршневых ДВС: Материалы межотраслевой научно-технической конференции. СПб. 2008. С. 98−101.
- Храмов Ю.В. Расчётно-экспериментальный метод исследования переходных процессов автотракторных дизелей // Автомобильная промышленность. 1965. № 2. С. 5−7.
- Winkler G. Steady state and dynamic modeling of turbomachinery system: PhD thesis. Bath. 1977. 141 p.
- Modeling and identification of a 2.0 1 turbocharged DI diesel engine / I.V. Kolmanovsky & all. // Ford internal technical report. 1997. SR-97−039. P. 1−9.
- Nelson S.A., Filipi Z.S., Assanis D.N. The use of neural networks for matching compressors with diesel engines // Worldwide Spring Technical Conference. Youngstown. 1996. Vol. ICE-36−3, p. 35−42.
- Watson N., Janota M.S. Turbocharging the internal combustion engine. New York: John Wiley & Sons, 1982. 608 p.
- Боковиков A.H., Кузнецов А. Г. Результаты полунатурного моделирования режимов работы автомобильного дизеля // Грузовик. 2009. № 12. С. 1517.170