Теоретичні основи управління подачею палива і повітря в дизелях з газотурбінним наддувом - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукКомплексний взаємозвязок між цими системами забезпечують системи автоматичного управління (САУ) і регулювання (САР) з відповідними алгоритмами. Долгіх забезпечили основу переходу від механічних та механіко-гідравлічних систем автоматичного регулювання частотою обертання колінчастого вала (САРЧ) дизеля до електричних і далі до електронних. Підвищення ефективності паливних систем і агрегатів наддуву, вимоги до показників паливної економічності та токсичності ВГ в сучасних автотракторних дизелях, свідчать про необхідність в Україні удосконалення методики розробки САР дизелів для кількох регульованих параметрів на базі мікропроцесорних систем, обґрунтування і накопичення вихідних даних для проектування і створення електронного блока керування та програмного забезпечення для нього. Практичне використання розроблених науково-технічних рішень, методики розробки мікропроцесорної САР дизеля, алгоритмів управління і рекомендацій для їх застосування дозволить подолати відставання у комплексній автоматизації управління та регулювання процесами та підвищить конкурентоспроможність дизелів українського виробництва. Розробити вимоги для електронних регуляторів дизеля, методику створення мікропроцесорної САР та виконати етапи проектування макетного і експериментального зразка МР дизеля.У першому розділі проаналізовано основні напрями покращення показників паливної економічності та токсичності ВГ автотракторних дизелів, шляхи поліпшення їх характеристик: удосконалення робочих процесів сумішоутворення та згоряння із застосуванням нових паливних систем з підвищеною енергією впорскування; регулюванням тиску в системах газотурбінного наддуву; застосування автоматичних мікропроцесорних систем для управління і регулювання процесами в системах дизеля. Процес розробки електронного регулятора умовно розділили на три взаємоповязані напрями: створення алгоритмів управління, і створення безпосередньо електронних блоків курування регуляторів на основі заданого алгоритму; дослідження існуючих і створення нових швидкодіючих і високоефективних виконавчих механізмів (ВМ) та систем управління до них; дослідження існуючих і створення нових високонадійних датчиків та джерел живлення. Розроблено методику проектування та дослідження САРЧ дизеля і застосовано її при створенні універсального механічного регулятора для ПНВТ моделей 435 і 635 вітчизняного виробництва. З метою подальшого удосконалення існуючих паливних систем вітчизняного виробництва запропоновано принципову схему експериментальної акумуляторної системи паливоподачі для дизеля 4ЧН12/14 із застосуванням традиційного рядного ПНВТ для створення тиску палива і електронним управлінням рейки в залежності від тиску в паливному акумуляторі. Розроблено математичну модель і алгоритм розрахунку підпрограм-модулів “регулятор” та “газообмін”, внесено уточнення в підпрограму-модуль “дизель” і модуль “автомобіль”, які адаптовано до обєктів експериментальних досліджень - автомобільних дизелів 4ЧН12/14 і 6ЧН12/14, автобусів ЛАЗ: в розрахунку безрегуляторної гілки введено безперервне інтегрування всієї характеристики; в розрахунку регуляторних гілок враховано послідовну дію пружин регулятора відповідно до ділянок швидкісного режиму.За дворежимної комплектації регулятора часткові швидкісні характеристики мають незначний нахил, що формує сприятливу характеристику крутного моменту дизеля на цих режимах, за всережимної комплектації - із зменшенням частоти обертання нахил часткових швидкісних характеристик зменшується, що сприяє підвищенню стійкості САРЧ дизеля. Розроблено методику і виконано статичний розрахунок експериментальної акумуляторної системи паливоподачі для дизеля 4ЧН12/14 із застосуванням традиційного рядного ПНВТ з електронним регулюванням положенням рейки (паливоподачею) в залежності від тиску в паливному акумуляторі та впливом на клапан тиску. Обґрунтовано, що для визначення швидкісних характеристик дизеля з ГТН необхідно застосовувати нелінійні динамічні математичні моделі, які дозволяють враховувати інерційність газових звязків між дизелем і системою наддуву. В процесі створення математичної моделі: - розроблено алгоритм розрахунку підпрограм-модулів “регулятор” та “газообмін”, внесено уточнення в модулі “дизель” і “автомобіль”, які адаптовано до обєктів експериментальних досліджень - автомобільних дизелів 4ЧН12/14 і 6ЧН12/14, автобусів ЛАЗ. З метою прогнозування характеристик і параметрів дизеля на стадії проектування автобусних модифікації дизелів 6ЧН12/14 і 4ЧН12/14 виконано моделювання віртуальних розганянь автобусів ЛАЗ за різних настроювань паливної апаратури, систем ГТН, САРЧ дизеля та встановлено: - тиск наддуву за розганяння на всіх передачах не досягає значень, які відповідають зовнішній швидкісній характеристиці, навіть за 2-режимного регулятора ПНВТ.

1. Основний зміст роботи