Browsing by Author "Гащук, Петро Миколайович"

Now showing 1 - 2 of 2

Підвищення енергетичної ефективності робочих машин з отто-двигунами засобами hard-soft-технології
(Національний університет "Львівська політехніка", 2020) Нікіпчук, Сергій Вячеславович; Гащук, Петро Миколайович; Національний університет "Львівська політехніка"; Вольченко, Олександр Іванович; Віштак, Інна Вікторівна
Розглядається технологія моделювання/дослідження явищ теплотворення, тепловіддачі, тепловикористання у тепловій машині швидкого внутрішнього згоряння (отто-двигуні), в основу якої покладено принципи праксеологічності. Зазначено, що подальший розвиток класичних підходів до моделювання робочих процесів у двигуні, спираючись суто чи здебільшого на аналітико-алгоритмічні описи, є практично неможливим. Тож запропоновано залучити в модель також і реальний робочий простір двигуна, системно приєднуючи його до віртуального, втіленого в програмно-алгоритмічному середовищі, і тим самим впроваджуючи частину реальності в модель цієї ж реальності. Потрібної ефективності моделі надає імітація в програмному середовищі взаємодії між собою і довкіллям двох зон, на які поділено модельний робочий простір двигуна. Саме у разі двозонного трактування модельного робочого простору стає можливим відмовитись від аналітичного контролю за хімічною рівновагою в робочому середовищі і не існує причин, які б зумовлювали речовинний обмін між зонами. Рассматривается технология моделирования/исследования явлений теплообразования, теплоотдачи, теплопотребления в тепловой машине быстрого внутреннего сгорания (отто-двигателе), в основание которой положены принципы праксеологичности. Признано, что последующее развитие классических подходов к моделированию рабочих процессов в двигателе, опираясь сугубо или по большей части на аналитико-алгоритмические описания, является практически невозможным. Поэтому предложено привлечь в модель также и реальное рабочее пространство двигателя, системно присоединяя его к виртуальному, воплощенному в программно-алгоритмической среде, и тем самым внедряя часть реальности в модель этой же реальности. Необходимую эффективность модели обеспечивает имитация в программной среде взаимодействия между собой и окружающей средой двух зон, на которые разделено модельное рабочее пространство двигателя. Именно в случае двухзонной трактовки модельного рабочего пространства становится возможным отказаться от аналитического контроля за химическим равновесием в рабочей среде и не существует причин, которые бы обуславливали обмен веществами между зонами. We consider a technology for modeling/studying phenomena of heat formation, heat transfer, heat utilization in the engine of rapid internal combustion, underlying which are the principles of praxeology. It is recognized that further development of classic approaches to modeling working processes in the engine relying purely or mainly on the analytical-algorithmic descriptions is almost impossible. It is therefore proposed to additionally introduce to the model an actual workspace of the engine, systemically connecting it to the virtual, implemented in the software-algorithmic environment, thereby introducing part of the reality to the model of the same reality. Within the framework of this study, we used, as a full-scale workspace, a cylinder from the tested engine BRIGGS&STRATTON, mounted at a special test bench. In this case, there is a possibility to greatly simplify the analytical component of the modeling representation of working processes in the engine, building it on the basis of classical analytical ratios that reflect the law of conservation of matter, the law of preservation of energy, a heat transfer law, as well as equations of thermodynamic state of a working body. The model acquires specificity not due to special empirical descriptions, but by acquiring current information from the real information space based on the principles of similarity theory. The required effectiveness of the model is provided by a simulation in the programming environment of interaction amongst itself and the environment of two zones into which a modeled engine workspace is split. A dual-zone model is opposed to the so-called multi-zone models, within which there is always a high risk of errors, almost uncontrolled, which require a complex and labor-intensive information support and maintenance. It is in the case of a two-zone representation of the modelled working space that it becomes possible to abandon the analytical control over chemical equilibrium in a working environment and there are no reasons that would predetermine the exchange of substances between zones. Therefore, it becomes possible to determine heat transfer to the walls of a working space similar to a single-zone model. It follows from the study conducted that it is expedient to apply a exponential heat-generating function (Wiebe function) for the virtual simulation of a heat formation phenomenon. Quality of simulation is improved by acquiring information obtained in the process, so to speak, of "on-line communication" between a virtual (in the form of software) and an actual (in the form of a full-scale workspace) parts of the modeling environment. In general, the course of heat generation process is commonly characterized by the index m>0 of fuel burn-out quality and the index of capacity of combustion. This approach to the identification of processes in the internal combustion engines appeared to be rather effective. As a rule in case of analytical identification of heat generation – heat consumption processes the index a of combustion capacity is defined in advance. The acquired information, however, demonstrates that there are more reasons to consider the value of the parameter m to be set in advance, rather than of the parameter a. The relation between values of heat emission maximal intensiveness  z and the time of its achievement  in an empirical sense is seemingly parabolic. Theoretically, as it has been found out, it can be evidently treated as “fuzzy” hyperbolic. The fact that the engine’s idle run does not conform to the “hyperbolic” tendency manifests its considerable imperfection and does not contend against the theoretically substantiated regularity. Given, for example, that 1    z , it is possible to acknowledge that 93, 1  m . While given 2  m , we will have to acknowledge that 03, 1    z . Thus, if we assign in advance that a=–6,908 (as usual) we considerably limit the flexibility and preciseness of the identification algorism. Equation of forced convection is traditionally based on a similarity relationship m n C Pr Re Nu = between criteria Nusselt (Nu), Reynolds (Re), Prandtl (Pr); C, n, m, — constant. G. Woschni found out that the values of the degrees of power are acceptable m=0,78 and n=0,33. But in general it turned out that good simulation results can be obtained on the basis of experimental information on the flow of pressure and average temperature in the engine cylinder, taking n=1/3 and for each mode of operation of the engine its meaning m from the range 3/4
Підвищення паливної економічності автотранспортного засобу формуванням раціональних законів та алгоритмів перемикання передач трансмісії
(Національний університет "Львівська політехніка", 2019) Пельо, Роман Андрійович; Гащук, Петро Миколайович; Національний університет «Львівська політехніка»; Шуляк, Михайло Леонідович; Дембіцький, Валерій Миколайович
У дисертаційній роботі розвʼязано науково-практичне завдання раціональної щодо паливоощадності організації процесів перемикання передач за допомогою фрикціонів з відсутністю розриву силового потоку й одночасним автоматичним коригуванням швидкісного і навантажувального режимів роботи двигуна внутрішнього згоряння. Зокрема, детально опрацьовано чотири можливі алгоритми автоматичного коригування режимів роботи двигуна з умов дотримання заданого режиму руху. Доцільність застосування того чи іншого способу керування двигуном у процесі перемикання передач у разі заданих миті його початку та тривалості роботи фрикціонів обґрунтовано витратою палива. Проведені експериментальні дорожні дослідження та імітаційне моделювання цих алгоритмів засвідчили адекватність вибраної математичної моделі. В диссертационной работе решено научно-практическое задание рациональной с точки зрения топливной экономичности организации процессов переключения передач с помощью фрикционов при отсутствии разрыва силового потока и одновременном автоматическом корректировании скоростного и нагрузочного режимов работи двигателя внутреннего сгорания. В частности, подробно разработаны четыре возможных алгоритмы автоматической корректировки режимов работы двигателя при условии соблюдения заданного режима движения. Целесообразность применения того или иного способа управления двигателем в процессе переключения передач при заданных моменте его начала и продолжительности работы фрикционов обоснована расходом топлива. Проведенные экспериментальные дорожные исследования и имитационное моделирование этих алгоритмов подтвердили адекватность выбранной математической модели. The presented dissertation analyzes and estimates the selection of shift points in a stepped mechanic transmission of a vehicle in acceleration and deceleration operating mode under the conditions of fuel efficiency. It presents a comprehensive study of theoretical grounds of gear shift processes organization with the help of clutches under the conditions of continuous power flow transmission (with the closed clutch) and a simultaneous automatic correction of speed and loading modes of the operation of an internal combustion engine. In particular, it has been thoroughly elaborated four possible algorithms of automatic correction of engine operating modes when the driving mode predetermined by the driver is maintained: stabilization of the engine shaft angular velocity (ω- control); transitional mode of engine operation according to the line of minimal fuel loss in the function of engine power (g- control); dynamic transitional mode with short-term shifts to external traction and braking characteristics (the so called forced modes N- control); stabilization of engine turning moment (М- control). The conducted analytical researches proved the lowest indices: the loss of fuel, the deviations from the operating mode determined by the driver and the work of friction clutch skidding (energy losses) during the gear shift in a traction mode (acceleration) occurring just when the work of the engine operation is automatically controlled according to the algorithm of N – control. The application of dynamic transitional mode of engine operation also has an advantage over the other modes of driving (reverse shifts) when the vehicle decelerates. At the same time it should be noted that the possibilities to realize the forced modes of engine operation adjustment proper in the extreme zones of (minimal or maximal) velocity of engine shaft revolution, with the only realizable algorithm М- control (unforced modes of engine operation correction) are limited. It is obvious, that the formation of quantitative characteristics of the algorithms of engine operation modes control (adjustment) and the work of clutches (synchronizers) are influenced to some extend by inertia: the operation of fuel system (injection and the system of burn-down in case of oil engines) and the gyrating mass of the engine proper. The elaborated algorithms of automatic control of the engine operation in the process of the stepped gear transmission shift are also relevant for the mechanical transmissions with dual clutches (of DSG type) which in case of the gear shift by means of synchronizers guarantee the continuity of power flow transmission. The characteristics of automatic correction of engine operation modes in this case are similar to those defined in the analyzed variant of transmission with single clutch and the shift of gears by means of two friction clutches. The process of gears shift is so swift that the linear reproduction of “engine – transmission” system operation modes is quite natural and such that cannot distort the conception of optimal functioning of “engine – transmission” system. The experimental researches carried out on the road and imitating modeling of these algorithms in the program environment MATHCAD and MATLAB (on the example of Toyota Yaris with automated gear case C551A «Multimode») proved the congruence of the results of computer modeling and natural testing within 3-6% and the efficiency of N- and M- engine control algorithms realization in the process of gear shift (which are realized by reprogramming of the electronic block of engine operation control and of the gear case) both in the stage of acceleration and deceleration. The described algorithm of vehicle transmission optimal control also creates the ground for defining motivated instructions concerning the selection of gear shift moments in case of purely manual control over the vehicle. The obtained results are rather generalized, however considerable simplifications have been introduced into the model of the automobile. In particular, the schematically considered very simple gear case in fact completely represents the principles of operations pertain to mechanical stepped transmission of any design. Thus, optimizing the laws of gear shifts, we should consider the program of motion to be predetermined in advance (subjected solely to the driver), whereas the consequences of enforced deviation from this program in the period of transmission control elements operation should be minimized.