Заказчик: АвтоВАЗ, ЗМЗ, УМЗ (российские автомобильные заводы)
Инструмент: IOSO NM (работа с реальным физическим стендом)
Отрасль
Автомобилестроение. Калибровка электронных систем управления бензиновыми двигателями для снижения токсичности выхлопа и улучшения топливной экономичности.
Задача
Найти оптимальные параметры настройки микропроцессорной системы управления двигателем ВАЗ-2110 с распределённым впрыском, обеспечивающие:
- минимальный выброс коэффициента избытка воздуха α (воздушно-топливного отношения) при разгоне и сбросе газа
- минимальный расход топлива при соблюдении ограничений по токсичности (CO, NO, CH)
Задача решалась двухэтапно: на первом этапе оптимизировался выброс α при разгоне (ограничение на выброс при сбросе газа), на втором — при сбросе газа (ограничение на выброс при разгоне).
Исходные ограничения и сложности
- Задача решалась на реальном физическом стенде АвтоВАЗ — каждый эксперимент требовал физического запуска и замера на двигателе, то есть был дорогостоящим по времени
- Коэффициент α зависит от большого числа взаимосвязанных параметров настройки системы управления, которые инженеры традиционно подбирают вручную методом проб и ошибок
- Традиционный подход требовал порядка 200 экспериментов для достижения стабильного α при переходных режимах
- Система управления двигателем включала: электронную систему подачи топлива с обратной связью по λ-зонду, систему управления углом опережения зажигания, систему управления интенсивностью турбулентного потока (заслонки во впускном коллекторе), систему оптимального управления рециркуляцией ОГ
Подход и решение
IOSO применялся непосредственно для управления физическим экспериментом на стенде: алгоритм выдавал значения трёх управляющих параметров (воздушно-топливное отношение, угол опережения зажигания, рециркуляция ОГ), инженер реализовывал эти настройки на двигателе, измерял результат и передавал его обратно в IOSO.
Параметры задачи: 3 переменных, 1 ограничение. Задача решалась в два этапа: 19 экспериментов на первом этапе и 2 эксперимента на втором.
Результаты
- Оптимальная калибровка достигнута всего за ~20 экспериментов против ~200 при традиционном ручном подборе — ускорение в 10 раз
- Выброс α при переходных режимах (разгон и сброс газа) минимизирован: графики показывают полное устранение характерного пика воздушно-топливного отношения, наблюдавшегося в исходном варианте
- Топливная экономичность двигателя улучшена на до 6%
- Выполнена оптимальная калибровка электронной системы подачи топлива и системы управления зажиганием для двигателя УМЗ
Ценность для заказчика
- Радикальное сокращение времени и стоимости доводки двигателя на испытательном стенде: 20 экспериментов вместо 200 — это прямая экономия на стендовом времени и оплате труда инженеров-испытателей
- IOSO позволяет применять математически обоснованный поиск оптимума вместо интуитивного перебора, что особенно ценно при большом числе взаимовлияющих параметров настройки
- Метод масштабируется на любые двигатели российских производителей (АвтоВАЗ, ЗМЗ, УМЗ) без изменения методологии
- Улучшение топливной экономичности на 6% при соблюдении норм токсичности — прямой коммерческий результат для автопроизводителя
