авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

Улучшение эксплуатационных показателей автотракторной техники совершенствованием работы двигателей на холостом ходу

-- [ Страница 2 ] --

Во втором разделе «Теоретическое обоснование экспериментального режима самостоятельного холостого хода двигателей автотракторной техники» на основе анализа научной информации и литературных источников разработан новый способ работы двигателей на режиме самостоятельного холостого хода, обеспечивающий в комплексе улучшение эксплуатационных показателей автотракторной техники.

Сущность способа заключается в том, что при остановках и стоянках автотракторной техники при отпущенной педали акселератора (или при установке рычага управления подачей топлива в положение минимальной подачи) работа двигателя на экспериментальном режиме осуществляется периодически повторяющимися тактами полного отключения и тактами включения подачи топлива (или топливовоздушной смеси) в области пониженных частот вращения к.в. холостого хода за счет автоматического возвратно-поступательного перемещения органа управления топливоподачей (рейки или дозатора ТНВД, рычага РЧВ, скобы останова двигателя, иглы электромагнитной форсунки, клапана ЭПХХ – экономайзера принудительного холостого хода и т.п.) по определенному закону. При этом подача топлива на такте включения обеспечивается в количестве, требуемом для его полного сгорания на пониженной частоте вращения к.в.

Пониженной частотой вращения к.в. (или УСКВ – угловой скоростью) на холостом ходу является:

а) для дизельных двигателей – средняя частота вращения к.в. () из интервала ее изменения от некоторого верхнего значения в начале такта отключения подачи топлива, т.е. в начале такта выбега (например, 500…800 мин-1 или 52…84 с-1, которая характерна для типового РХХ на минимально-устойчивой частоте вращения к.в., задаваемой заводом-изготовителем) до некоторого нижнего значения в начале такта включения подачи топлива, т.е. в начале такта разгона (например, 300 мин-1 или 32с-1, которая несколько превышает пусковую частоту), тогда мин-1 или с-1;

б) для бензиновых двигателей – частота вращения к.в., соответствующая (равная или несколько меньшая) минимально-устойчивой частоте вращения, задаваемой заводом-изготовителем.

По времени такты отключения и такты включения подачи топлива у дизелей более продолжительные (0,3…1,1 с), чем у бензиновых двигателей (50…250 мс).

Пониженная частота вращения к.в. на холостом ходу приводит к уменьшению работы (), затрачиваемой на преодоление механических потерь двигателя и, как следствие, к снижению расхода топлива. Объясняется это тем, что работа на определенном скоростном РХХ пропорциональна мощности механических потерь (), а в конечном итоге – УСКВ или частоте вращения к.в. (), что следует из соотношения



, (1)

где t – время работы, ч; – момент механических потерь ; a, b – коэффициенты уравнения ; – функция от частоты вращения к.в.

Этот способ работы ДВС на пониженных скоростных режимах холостого хода получил название экспериментальный режим самостоятельного холостого хода.

К несомненным преимуществам предлагаемого способа относятся его универсальность по отношению к различным типам двигателей и простота реализации на автотракторной технике с помощью малогабаритных и недорогих устройств – систем автоматического управления (САУ).

В зависимости от типа двигателя и практической реализации предложенного способа на том или ином виде автотракторной техники математическое описание процесса управления работой двигателей в экспериментальном РХХ и теоретическое обоснование параметров управляющих воздействий на орган топливоподачи имеют свои особенности.

дизельный двигатель

На основе динамической модели системы «КШМ – маховик» (рис. 1) рассмотрены моменты, действующие в дизеле на РХХ. В результате взаимодействия индикаторного момента () и момента механических потерь () образуется их разность (), результирующая которой представляет собой эффективный крутящий момент двигателя (), равный динамическому моменту, т.е. .

Рисунок 1 – Динамическая модель системы «кривошипно-шатунный механизм – маховик»:

момент инерции поступательно движущихся масс КШМ, приведенный

к коленчатому валу; моменты инерции вращающихся масс КШМ

и маховика; индикаторный момент; – момент механических

потерь; динамический момент

На типовом РХХ дизеля среднее значение угловой скорости коленчатого вала (УСКВ) , а угловое ускорение . В этом случае уравнение равновесия, приложенных к коленчатому валу (к.в.) моментов, выражается уравнением динамики ДВС

, (2)

тогда . (3)

Следовательно, на типовом РХХ индикаторный момент двигателя затрачивается на преодоление момента механических потерь, величина которого на пониженных скоростных режимах имеет небольшое значение, в связи с чем цикловая подача топлива также будет иметь малую величину, так как .

На экспериментальном РХХ за счет последовательно чередующихся тактов отключения и включения подачи топлива (тактов выбега и разгона) уравнение динамики ДВС будет описываться выражением

, (4)

откуда . (5)

Следовательно, на экспериментальном РХХ индикаторный момент двигателя затрачивается не только на преодоление момента механических потерь, но и на составляющую , представляющую собой динамический (нагрузочный) момент (), величина и направление которого при постоянном моменте инерции (I) зависит от величины и знака углового ускорения. При этом на тактах разгона обеспечиваются, по сравнению с типовым РХХ, повышенные (более чем вдвое) цикловые подачи топлива и нулевые подачи при выбеге, что обеспечивает соответственно лучшие условия впрыскивания топлива и очистки цилиндров от отработавших газов.

Из уравнения (5) следует, что при повышенных цикловых подачах топлива индикаторный момент превышает момент механических потерь () на величину () и в пределах такта разгона появляется обратный динамический момент (), равный по величине эффективному моменту (), т.е.

. (6)

При отключении подачи топлива индикаторный момент отсутствует () и в пределах такта выбега действует прямой динамический момент (), равный по величине и обратный по направлению моменту механических потерь, т.е.

. (7)

Комплекс последовательных тактов разгона и тактов выбега инерционной системы «КШМ – маховик» в выбранном интервале УСКВ (от нижнего до верхнего пределов и наоборот от до ) образует цикл экспериментального режима (ЦЭР) холостого хода. Многократное повторение ЦЭР в области пониженных УСКВ обеспечивает работу дизеля на экспериментальном РХХ.

Появление на такте разгона экспериментального РХХ динамического момента, соответствующему нагрузке по среднему эффективному давлению 0,1-0,3 МПа, положительно сказывается на протекании рабочего процесса дизеля.

В результате анализа различных вариантов реализации ЦЭР установлено, что в наибольшей степени для холостого хода применим ЦЭР с постоянным динамическим моментом при разгоне или (рис. 2), что обеспечивается постоянством цикловой подачи топлива на протяжении всего такта разгона. При этом ускорение и время свободного выбега и .

  Теоретический цикл-73

Рисунок 2 – Теоретический цикл экспериментального режима холостого хода дизеля:

время ЦЭР ( время разгона и выбега),

h ход рейки ТНВД, угол поворота рычага РЧВ

Изменение динамического момента дизеля в пределах ЦЭР отражается нагрузочной математической моделью

(8)

Проинтегрировав составляющие выражения (8) по времени получим скоростную математическую модель дизеля в пределах ЦЭР

(9)

где – нижний и верхний пределы УСКВ, с-1; – среднее ускорение к.в. на такте разгона, с-2; a, b – коэффициенты уравнения ; – время ЦЭР (; – время разгона и выбега), с; t – текущее время, с.

Таким образом, на такте разгона УСКВ возрастает от до по линейному закону, а на такте свободного выбега от до – экспоненциальному (см. рис. 2).

Параметры ЦЭР (угловая скорость и угловое ускорение к.в.) и управляющих воздействий (ход рейки ТНВД и угол поворота рычага РЧВ) можно определить решением системы дифференциальных уравнений собственно дизеля и центробежного регулятора частоты вращения (РЧВ) относительно того или иного искомого параметра при заданных начальных условиях и ограничениях:

(10)

где Е – восстанавливающая сила РЧВ , Н; С – поддерживающая сила РЧВ , Н; – коэффициент вязкостного трения; – приведенная к муфте РЧВ масса движущихся деталей, г; – угол поворота рычага РЧВ, град; h – перемещение (ход) рейки ТНВД , мм.

При управлении ЦЭР с воздействием на рейку ТНВД линейным (электромаг-нитным) исполнительным механизмом (ИМ), закономерности ее перемещений определяются путем решения системы (10), дополненной силой ИМ, приведенной к муфте РЧВ ( а также массой подвижных деталей ИМ (), численным методом:

(11)

В результате решения системы уравнений (10) и (11) находятся искомые зависимости и в интервале изменения УСКВ от до при , которые определяют характер изменения угла поворота рычага РЧВ () и перемещения рейки ТНВД (h) в соответствии с законом теоретического ЦЭР (рис. 2).

Закономерности управляющих воздействий в ЦЭР, определенные решением систем (10) и (11), в общем виде описываются управляющими моделями:

а) с воздействием на рычаг центробежного РЧВ

(12)

б) с воздействием на рейку ТНВД

(13)

где a, b, с – коэффициенты, постоянные для каждого скоростного режима.

Результаты расчетов параметров управляющих воздействий на такте разгона в ЦЭР применительно к дизелю Д-240 (4Ч 11/12,5) приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Расчетные параметры управляющих воздействий на орган

топливоподачи тракторного дизеля Д-240 (4Ч 11/12,5)

Параметры управляющих воздействий при разгоне Ускорение разгона в интервале изменения частоты вращения к.в.
31,7 с-2 от 300 до 500 мин-1 77,3 с-2 от 600 до 1000 мин-1
, град - относительное время разгона
a=7,0 b=3,1 с=0,6 a=9,0 b=3,4 с=0,9
h, мм 6,3 6,1






Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.