View unanswered posts | View active topics It is currently Tue Oct 22, 2019 7:48 am



Reply to topic  [ 33 posts ]  Go to page 1, 2, 3, 4  Next
Теория и практика расчета УОЗ, алгоритмы расчета УОЗ 
Author Message
LQFP144 - On Top Of The Game

Joined: Sun Nov 06, 2011 9:20 pm
Posts: 553
Location: Russia, Yekaterinburg
Немного истории
Раньше с изменением УОЗ в динамике либо не заморачивались вообще (к примеру 2Т мотоциклы из 60-90стых), либо выводили тросиком на органы управления (мотоциклы M72 К750 К650 M61 - предки мотоциклов Урал).
В последствии стали широко применять центробежные системы управления УОЗ от оборотов которые дожили до наших времен. В практике центробежная система не могла охватить все аспекты управления и давала очень не оптимальные усредненные углы в зависимости только от оборотов, дабы компенсировать большие отклонения на высоких и низких нагрузках стали вводить вакумный корректор который при понижении давления в коллекторе увеличивал УОЗ.
С приходом инжекторных систем на МК расчет УОЗ усложнили и уточнили за счет 3D карт УОЗ давление\обороты и поправок на темпиратуру двигателя и воздуха. Но и эти системы столнулись с проблемами, к примеру на резонансных частотах при давлении в рессивере 0,7-0,8 атм фактическое наполенние может быть больше единицы, или в области обратных выбросов (низкие обороты) при давление в рессивере равном атмосферному фактическое наполенние может не достигать даже 0,5 от максимального, на оборотах равных половине от резонансных фактическое наполнение тоже снижается на величину прибавки в резонансных, на оборотах максимальной мощности фактическое наполенние опять падает уже упираясь в фазы ГРМ (воздух не успевает наполнить цилиндр т.к. клапан закрывается раньше). А т.к. УОЗ зависит именно от давления в конце такта сжатия а не давления в рессивере, разработчики стали изменять алгоритмы.
Сегодняшние системы расчитывают УОЗ по карте обороты/наполнение, переход на такую модель произошел вследствии того что давление в рессивере не коррелирует напрямую с наполнением.


Теория расчета УОЗ
Оптимальным для двигателя является достижение максимального давления при примерно 10-20гр после ВМТ. Если позднее то кпд сильно падает, темпиратура и давление которые могли бы сделать полезную работу просто летят в трубу, горят выпускные клапана. Если давление становится максимальным раньше то тоже плохо т.к. излишнее давление до ВМТ припятствует движению поршня вверх, так же при слижком раннем наростании давления, максимальное давление за цикл повышается что негативно влияет на возникновение детонации.

УОЗ напрямую зависит от фактической скорости горения (и соответсвено от времени сгорания смеси), в свою очередь скорость горения зависит от давления, скорости изменения давления и состава смеси.

Зависимост скорости горения от давления в конце такта сжатия.
Чем выше эффективное давление смеси тем быстрее она сгорает, причем горение не ламинарное, фронт пламени распростроняется с волнами сжатия и разряжения эти волны так же отражаются от стенок цилиндра поверхности головы и поршня, именно по этому свечу стараются расположить как можно ближе к центру камеры сгорания.

При повышении обротов смесь сжимается быстрее, соответсвенно горение становится более лавинообразным и происходит за меньшее время, именно по этому УОЗ от оборотов зависит не линейно, график больше напоминает гиперболу.

Степень сжатия так же оказывает существенное влияние на скорость горения. При повышении степени сжатия повышается и давление в конце такта сжатия. Соответсвенно повышается и скорость распростронения фронта пламени.

Фактическое наполенние напрямую влияет на давление в конце такта сжатия и соответсвенно на оптимальный УОЗ.


Зависимост скорости горения от состава смеси.
При альфе 0,85 (12,5) гомогенной смеси и атмосферном давлении скорость распростронеиня фронта пламени равна 22,5 метров в секунду, при альфе 1,14 (16,8) скорость уже меньше и примерно равняется 17-18 метров в секунду. Состав смеси оказывает существенное влияние на характер работы двигателя, к примеру при неизменных оборотах и наполнении, изменяя состав смеси с 12,5 на 16,8 необходимо увеличивать УОЗ на ~40% для получения максимальной отдачи в данном режиме.


Зависимост скорости горения от степени турболизации заряда.
Степень турболизации заряда является сугубо индивидуальной для каждой модели систем впуска, фаз грм, форм камеры сгорания и поверхности поршня. Чем выше турбулентность заряда тем лудьше перемешивается смесь, так же в турбулентном потоке фронт пламени распростроняется быстрее за счет срыва волн давления и перемешиванния фронта пламени с свежей смесью.


Переменные и константы которые необходимо учитывать в расчете УОЗ.
На мой взляд для корректного расчета достаточно следующщего:
1. Обороты двигателя (время за которое смесь должна успеть сгореть)
2. Скорость сжимания смеси (напрямую зависит от оборотов двигателя).
3. Степень сжатия двигателя, является константой, у каждого движка может быть своей (например голову попилили или наоборот поставили поршня с выемками)
4. Турбулентность заряда, при высокой турбулентности смесь сгорает быстрее, зависит от конкретной реализации двигателя, изменяется не линейно в зависимости от оборотов и наполнения.
5. Наполенине (сколько смеси попало в двигатель перед началом сжатия)
6. Состав смеси


Мат. модель расчета УОЗ
Полностью в динамике расчет УОЗ не возможен т.к. датчики давления выдерживающщие темпиратуру в несколько тысяч градусов и давление в сотни атмосфер очень дороги и не долговечны, были так же опыты по расчету эффективного уоз на базе дельты ускорения коленвала (зажигание Михайлова вроде бы), но разработчики столкнулись с множеством проблем и заставить адекватно работать такую систему так и не смогли. Поэтому УОЗ всегда расчитывается приблизительно с учетом внешних данных.

Если из расчетов убрать все константы (степень сжатия, скорость распростронения фронта пламени, турболизация заряда, обьем кс, соотношение оборотов к скорости наростания давления в конце сжатия) то получаем следующее:
обороты\наполнение\состав_смеси

При повышении оборотов УОЗ меняется не линейно, обычно зависимость уоз от оборотов задают в виде кривой на подобие гиперболы
Наполнение сильно влияет на УОЗ (чем выше давление тем быстрее сгорит), зависимость тоже не линейная и сильно связанна с оборотами.
Влияние состава смеси на УОЗ линейно и практически не связанно с другими параметрами.


Алгоритм расчета УОЗ
Сначала нам необходимо вычислить фактическое наполенине, назовем его GBC. Подробное описание алгоритмов расчета я написал в соответсвующщей теме: http://forum.diyefi.org/viewtopic.php?p=19059#p19059
Дальше по 3D карте наполнение/обороты берем УОЗ.
Есть два подхода к связи состава смеси и УОЗ, в первом закладывается график поправки состава смеси на уоз и фактический уоз умножается на эту поправку, во втором состав смеси для определенных точек наполенине/обороты является неизменным тогда на поправку по составу смеси не обращщают внимание, просто закладывают ее в изначальную карту УОЗ наполнение/обороты


Эксперементальная откатка карты уоз
Первоначально карту УОЗ заполняют орентировачными значениями "из головы", +-10гр не критично.
Потом карту откатывают в области низких и средних наполнений следующщим образом:
на нейтралке, на фиксированных положениях дросселя, в реалтайме крутят уоз с шагом 1-2 градуса в секунду, находят максимальные обороты, переходят к следующщей точки немного увеличив открытие дросселя и соответсвенно обороты.
Потом повторяют все это отключив одну форсунку, потом вторую, потом вообще на одном цилиндре.
В итоге получаем оптимальные углы по множеству точек, примерно на половине карты (все низкие и часть средних наполнений), простейшей интерполяцией этих точек к квантированным точкам карты (обороты/наполнение) наполняем карту, в принципе ничего сложного написать одну функцию в коде которая по логам экспирементов построит карту УОЗ.
В области высоких нагрузок требуется чем то стабильно нагружать двигатель (нагрузочный стенд), у подовляющщего большенства людей такого стенда нет :) но как показывает практика на высоких наполнениях оптимальные углы не достижимы из за возникновения детонации, поэтому просто откатывают по ВСХ на полном дросселе до появления детонации с учетом здравого смысла и "жопометра"


Fri Nov 11, 2011 5:51 pm
Profile ICQ WWW
LQFP144 - On Top Of The Game

Joined: Sun Nov 06, 2011 9:20 pm
Posts: 553
Location: Russia, Yekaterinburg
Еще о пользе расчета УОЗ по наполению а не по ДАДу.

Карта УОЗ по ДАДу составленная эксперементальным путем состоит из куче зазубрин и впадин, ее невозможно нормально интерполировать на соседнии области без отклонений от идеального УОЗ.
Пики и провалы возникают из за не соответсвия реально наполения к давлению в рессивере. Модель расчета УОЗ по наполеннию уже зараннее учивает подобные отклонения. Карта расчитанная по наполению практически гладкая т.к. все различия между давлением и наполнением уже учтены в карте поправок VE, и соответсвенно получив эксперементальным путем оптимальыне УОЗ для низких и средних наполенний мы легко можем интерполировать эти значения на соседнии точки и вывести УОЗ для больших нагрузок.

Карта VE (поправки к цикловому наполнению отражающщая все резонансные эффекты) составляется автоматически по ШДК (быстро и точно) или по ДК (долго и муторно зато дешево).

Зависимость УОЗ от темпиратуры тоже в топку т.к. эта зависимость уже учтена при расчете наполнения.


Fri Nov 11, 2011 5:57 pm
Profile ICQ WWW
LQFP112 - Up with the play

Joined: Tue Mar 29, 2011 12:51 pm
Posts: 149
Алгоритм управления УОЗ по времени сгорания ТВС
http://mpsz.ru/forum/showthread.php?t=1005


Sat Nov 19, 2011 9:21 am
Profile
QFP80 - Contributor

Joined: Mon Mar 28, 2011 10:30 am
Posts: 80
Location: Russia, Voronezh
также книжка Д.Д.Брозе "Сгорание в поршневых двигателях",
и сделанный в экселе расчет по временному параметру уоз.
первые страницы - чтобы составить характеристику механического трамблера на базе данных на двигатель, а последняя для собственных извращений, и по диапазону дад и по разным пересчётам оборотов.


Fri Jan 06, 2012 6:54 pm
Profile ICQ
LQFP144 - On Top Of The Game

Joined: Sun Nov 06, 2011 9:20 pm
Posts: 553
Location: Russia, Yekaterinburg
На тему определения оптимального УОЗ по ускорению КВ (время сгорания ТВС напрямую соотносится) я уже писал гдето на форуме, для этого необходима довольно существенная производительность МК, у макси на c509 нихрена не вышло именно из за низкой частоты камня и недостатка ОЗУ. Там довольно не простая математика расчета оптимальности импульса и сравнения текущщего импульса с предыдущщими, теоритически реализовать подобный алгоритм на stm32 возможно но практически лень. Будет реализованн выше описанный алгоритм, любой желающщий сможет его переделать "на свой лад" или написать иной.


Sat Jan 07, 2012 1:25 pm
Profile ICQ WWW
DIP8 - Involved

Joined: Mon Feb 28, 2011 10:27 pm
Posts: 16
nikll wrote:
Будет реализованн выше описанный алгоритм..

Выше написано много букаф. Скажи пожалуйста: Кто где и какой именно алгоритм собрался реализовать?


Sat Jan 07, 2012 7:29 pm
Profile
QFP80 - Contributor

Joined: Mon Mar 28, 2011 10:30 am
Posts: 80
Location: Russia, Voronezh
nikll wrote:
На тему определения оптимального УОЗ по ускорению КВ (время сгорания ТВС напрямую соотносится) я уже писал гдето на форуме... Будет реализованн выше описанный алгоритм, любой желающщий сможет его переделать "на свой лад" или написать иной.

то что указывал я - там не по времени сгорания. простая эмпирика, позже статистика.
найду просто характеристики, расчёт в экселе или csv - скину.


Sat Jan 07, 2012 9:35 pm
Profile ICQ
LQFP144 - On Top Of The Game

Joined: Sun Nov 06, 2011 9:20 pm
Posts: 553
Location: Russia, Yekaterinburg
Vpsem wrote:
nikll wrote:
Будет реализованн выше описанный алгоритм..

Выше написано много букаф. Скажи пожалуйста: Кто где и какой именно алгоритм собрался реализовать?


Простой классический вариат с одной трехмерной картой УОЗ по наполнению/оборотам. Именно по наполнению а не по какому либо другому параметру. Обоснование и упрощщенная теория описанны в первом посте где многа букаф :)
Этот же подход к расчету УОЗ применяется в МОЛЬТ где очень хорошо зарекомендовал себя.

В серийных прошивках ЭБУ с которыми я работал за основу УОЗ берется либо ДАД/обороты с кучей поправок (ДТВ ДТОЖ режим двигателя) по сути коряво повторяя расчет наполнения по давлению с учетом темпиратур, либо БНЦ (Базовое Цикловое Наполненине) статическая трехмерная таблица наполнения по оборотам/дросселю одинаковая для всех двигателей одной модели (конвеер однако) с все теме же поправками на ДТВ ДТОЖ ускорительные насосы режим двигателя (экономичный мощностной) и ДК. В общем откатывать в тех прошивках УОЗ сплошной гемморой т.к. пока в одном месте выправляешь в остальных все сьезжает.

Ну и в догонку об опыте использованния, при замене РВ на более широкофазные оптимальный УОЗ практически не изменился :) просто заного откатали карту поправок VE (что вполне естественно т.к. все характеристики двигателя изменились). Соответсвенно делаем вывод: отвязав таблицу УОЗ от исходных данных мы сущесветнно упрощщаем себе жизнь, в итоге все сводится к забиванию в прошивку параметров датчиков и обьема двигателя, ну и автоматической откатки карты поправок по наполнению, после этого одну и ту же карту УОЗ можно просто копировать на все двигатели схожие по обьему и форме камеры сгорания. Все прочие параметры типа наличия и давления наддува, широких РВ, впускных коллекторов не имеют значения т.к. уже учитываются в расчете наполнения. Единственный случай когда необходимо заного строить карту УОЗ это изменение стемени сжатия либо смена типа топлива (например для перехода на газ или с 92 на 95тый бензин).


Sat Jan 07, 2012 11:02 pm
Profile ICQ WWW
LQFP112 - Up with the play

Joined: Tue Mar 29, 2011 12:51 pm
Posts: 149
nikll wrote:
Простой классический вариант с одной трехмерной картой УОЗ по наполнению/оборотам.

Само наполнение тоже зависит от оборотов.
Хорошо. На конкретном примере покажите. И пример карты VE не помешает.


Sun Jan 08, 2012 8:13 am
Profile
LQFP112 - Up with the play

Joined: Tue Mar 29, 2011 12:51 pm
Posts: 149
nikll, ждём.


Mon Jan 09, 2012 11:28 am
Profile
Display posts from previous:  Sort by  
Reply to topic   [ 33 posts ]  Go to page 1, 2, 3, 4  Next

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  
cron
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
Designed by ST Software for PTF. ColorizeIt.