Моделювання роботи електронної газорозподільної системи для малопотужних двигунів внутрішнього згорання

Abstract

Переважна більшість систем двигунів внутрішнього згоряння керуються електронними блоками управління. В подальшому, максимальна автоматизація двигунів повинна обов’язково включати повну самодіючу контрольованість газообміном в циліндрах. Інноваційною ідеєю конструкції газообмінного механізму вважається електромагнітний привід розподільчих клапанів. Такі новації активно досліджуються в автомобільних двигунах, але мало інформації про застосовуються для малопотужних двигунів внутрішнього згоряння, які є базовими для малої механізації, а в воєнний час, подекуди, мають подвійне призначення. Фізична модель, що розглядається авторами, передбачає, що на заміну розподільного валу відкриттям і закриттям клапанів керують дуже швидкі електромагнітні актуатори за командою електронного блока управління. Вхідна інформація до блоку надходить від сенсорів та датчиків, що відслідковують положення колінчастого валу, тиск у впускному колекторі, температуру двигуна та швидкість обертання колінчастого валу. На виході отримають інформацію для керування положенням впускного та випускного клапанів. Технологія дозволяє змінювати моменти відкриття та закриття клапанів відносно мертвих точок та робочих тактів двигуна, впливати на тривалості відкритого та закритого станів клапанів, варіювати час перекриття (одночасного відкритого стану) клапанів, здійснювати потактове зсування фаз тощо.

Electronic control units control the vast majority of internal combustion engine systems. In the future, the maximum automation of engines must necessarily include full self-acting control of gas exchange in the cylinders. An innovative idea for the design of the gas exchange mechanism is the electromagnetic drive of the camshafts. Such innovations are being actively studied in automotive engines, but there is little information about their application to low-power internal combustion engines, which are basic for small mechanization and, in wartime, sometimes have a dual purpose. The physical model considered by the authors assumes that, instead of a camshaft, very fast electromagnetic actuators at the command of an electronic control unit control the opening and closing of the valves. The input to the unit comes from sensors and transducers that monitor the crankshaft position, intake manifold pressure, engine temperature and crankshaft speed. The output is used to control the position of the intake and exhaust valves. The technology allows you to change the valve opening and closing moments relative to the engine's dead points and operating cycles, influence the duration of the open and closed valve states, vary the valve overlap time (simultaneous open state), perform a stroke-by-stroke phase shift, etc.