Улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы автоматического регулирования частоты вращения

• Автор: Шлёнов, Матвей Ильич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИ Й

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

1.1. Режимы работы, топливная экономичность и

токсичность отработавших газов дизелей

1.2. Функции систем автоматического регулирования

частоты вращения дизеля и принципы их построения

1.3. Цель работы и задачи исследования 45 ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДИЗЕЛЯ
2.1. Разработка математической модели системы
автоматического регулирования частоты вращения дизеля
2.2. Расчеты переходных процессов САР при корректировании
формы внешней скоростной характеристики дизеля
2.3. Оценка суммарной токсичности отработавших газов
в переходных процессах дизеля
Основные результаты и выводы по второй главе
ГЛАВА 3. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ В АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ
3.1. Методика выбора параметров системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля '

3.2. Оценка топливной экономичности и токсичности
отработавших газов в автоколебательных процессах дизеля
Основные результаты и выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДИЗЕЛЯ
4.1. Описание разработанной системы автоматического
регулирования частоты вращения дизеля
4.2. Результаты исследований дизеля с разработанной системой автоматического регулирования частоты вращения дизеля
Основные результаты и выводы по четвертой главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВМТ, НМТ - верхняя и нижняя мертвые точки;
ДГУ - дизель-генераторная установка;
КС - камера сгорания;
ОГ - отработавшие газы;
ПИД-закон регулирования - пропорционально-интегралыю-дифференциальный закон регулирования;
П - закон регулирования - пропорциональный закон регулирования;
И - закон регулирования - интегральный закон регулирования;
Д-закон регулирования - дифференциальный закон регулирования;
САР — система автоматического регулирования;
САУ - система автоматического управления;
ТНВД - топливный насос высокого давления;
УОВТ, 0 - угол опережения впрыскивания топлива; п.к.в. - поворот коленчатого вала двигателя;
ф, и Д - моменты инерции валов дизеля с потребителем и турбокомпрессора; уД) - регулируемая величина; g(t) - задающее воздействие; цД) - регулирующее воздействие
цпД) ~ регулирующее воздействие при П-законе регулирования;
НиД) - регулирующее воздействие при И-законе регулирования;
ЦдД) - регулирующее воздействие при Д-законе регулирования; хД) - динамическая ошибки регулирования; хсг - статическая ошибка регулирования;
кп - коэффициент пропорциональной составляющей ПИД-закона регулирования; ки - коэффициент интегральной составляющей ПИД-закона регулирования;

дательной коррекции - допустимым уровнем дымности ОГ, на участке 3 пускового обогащения - возможностью надежного запуска дизеля.
Другими характеристиками, ограничивающими поле возможных режимов работы дизелей, являются предельная регуляторная характеристика 4 (рис. 1.11) и регуляторная характеристика б при минимальной частоте вращения. Характеристика 4 ограничивает хмаксимально возможную частоту вращения дизеля, предотвращая возможность его ухода вразнос. Характеристика 6 формируется исходя из условия обеспечения устойчивой работы двигателя при минимальной частоте вращения.
Основной задачей управления Ц1ТГ является формирование внешней скоростной характеристики. Это объясняется тем, что транспортные дизели достаточно большую часть времени эксплуатируются на режимах этой характеристики с максимальной мощностью (крутящим моментам Ме) и именно на этих режимах расходуется большая часть топлива и образуется значительная часть токсичных компонентов ОГ. Причем характер изменения внешней скоростной характеристики дизеля Me=f(n) в первом приближении аналогичен характеру изменения соответствующей характеристики цикловой подачи топлива qu=f(nI Форма внешней скоростной характеристики выбирается с учетом компромисса между мощностными, экономическими и экологическими показателями дизеля (рис. 1.12) [15,97, 109, 111]. Для транспортных дизелей, работающих в условиях переменных нагрузок, необходимо обеспечить заданные значения коэффициента приспособляемости по крутящему моменту (отношение максимального крутящего момента двигателя к номинальному) и по частоте вращения (отношение номинальной частоты вращения к частоте вращения при максимальном крутящем моменте). Поэтому на участке 1 (рис. 1.11) положительной коррекции (между номинальным скоростным режимом и режимом максимального крутящего момента) с уменьшением частоты вращения увеличивают цикловую подачу топлива q„ на величину 10-45 % (коэффициент приспособляемости по крутящему моменту км=1,1-1,45)