Разработка методов и средств повышения эффективности работы дизелей на динамических режимах

• Автор: Кузнецов, Александр Гавриилович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 281 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ТЕРМИНОВ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЁТНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ДИЗЕЛЕЙ И ИХ СИСТЕМ

1.1. Анализ методов расчётного исследования динамических режимов работы дизелей

1.2. Особенности расчётно-экспериментального метода исследования динамических режимов работы дизелей в реальном времени.

Постановка задач исследования

Выводы к главе

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОМБИНИРОВАННОГО ДИЗЕЛЯ ПРИ РАБОТЕ НА НЕУСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМАХ
2.1. Анализ особенностей работы комбинированного дизеля на неустановившихся режимах
2.2. Экспериментальное исследование характеристик комбинированного дизеля с имитацией неустановившихся режимов
2.3. Расчётное исследование и анализ динамических режимов
комбинированного дизеля
Выводы к главе
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОМБИНИРОВАННОГО ДИЗЕЛЯ В СОСТАВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
3.1. Состав энергетической установки тепловоза
3.2. Общие принципы построения модели комбинированного дизеля
3.3. Уравнения динамики элементов комбинированного дизеля
3.3.1. Поршневая часть дизеля с топливной аппаратурой
3.3.2. Турбокомпрессор

3.3.3. Впускной трубопровод дизеля
3.3.4. Выпускной трубопровод дизеля
3.3.5. Охладитель надувочного воздуха
3.4. Функциональные зависимости между параметрами рабочего процесса комбинированного дизеля
3.5. Математическая модель энергетической установки тепловоза
3.5.1. Общие принципы построения модели
3.5.2. Уравнения динамики элементов энергетической установки тепловоза
Выводы к главе
ГЛАВА 4. СТЕНД РАСЧЁТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ДИЗЕЛЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
4.1. Функции и структура стенда
4.2. Натурная часть стенда
4.3. Устройство сопряжения стенда
Выводы к главе
ГЛАВА 5. РАСЧЁТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ДИЗЕЛЯ В СОСТАВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ДИЗЕЛЯ НА ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ
5.1. Расчётно-экспериментальное исследование характерных режимов работы дизеля в составе энергетической установки
5.2. Исследование влияния настроек регулятора на качество переходных процессов дизеля
5.3. Анализ методов повышения эффективности работы дизеля в
составе энергетической установки тепловоза
Выводы к главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

чистым запаздыванием, фактически, без учёта других динамических свойств. Попытки расчёта переходных процессов при подобном методе представления динамики [78] свидетельствуют о недостаточной сходимости результатов расчёта и эксперимента.
Для построения математических моделей двигателей возможно использование методов теории вероятностей и статистической динамики [74, 79-83]. Могут быть получены как статические, так и динамические модели. В работах [80-86] задача аппроксимации статических характеристик дизеля решается методами теории планирования экспериментов. Для сокращения количества экспериментов и расчётов предложено построение локальных линейных моделей по схеме дробных реплик от полного факторного эксперимента. Полученные методами теории планирования экспериментов модели авторы используют при оптимизации процессов градиентным методом для определения направления поиска экстремума критерия оптимальности, что оправдывает упрощённый и формализованный вид моделей.
Применение полученных линейных зависимостей для моделирования не-установившихся режимов возможно только при их совместном использовании с соответствующими дифференциальными уравнениями элементов СЛУ.
К этой же группе относятся динамические модели, полученные методами статистической динамики [74-76, 83]. Подбор модели в виде линейных дифференциальных уравнений первого или второго порядков или передаточных функций каналов системы регулирования, включающих дизель, без описания физических процессов проводится по динамическим характеристикам - переходным процессам или частотным характеристикам. Динамические характеристики каналов получаются либо экспериментальным, либо расчётным путём.
В работе [74] на базе теории случайных функций [87] изложены основные теоретические соотношения для получения статистических математических моделей систем управления на примере тепловозного дизеля. Энергетическая дизель-электрическая установка тепловоза представлена в виде совокупности отдельных связанных подсистем, в одну из которых входит дизель как источ-