автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Методы и средства автоматического регулирования теплового состояния судовых ДВС

ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ СУДОВЫХ две

Специальность 05.08.05-судовые энергетические установки и их

элементы (главные и вспомогательные)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

На правах рукописи

9 15-5/701

ТИМОФЕЕВ Виталий Никифорович

Санкт-Петербург 2015

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Половинкин Валерий Николаевич

Официальные оппоненты:

Драгомиров Сергей Григорьевич, доктор технических наук, профессор кафедры «Тепловые двигатели и энергетические установки» Владимирского государственного университета имени А.Г. и Н.Г. Столетовых;

Ложкин Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор кафедры «Пожарная, аварийноспасательная техника и автомобильное хозяйство» Санкт-Петербургского государственного университета противопожарной службы;

Медведев Валерий Викторович, доктор технических наук, доцент кафедры «Судовые ДВС и дизельные установки» Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Ведущая организация: ОАО «Инженерный центр судостроения»

Защита состоится/О*¿.0(£~ в 12 часов в ауд. 235" на заседании диссертационного совета Д223.009.04 ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» по адресу: 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская 5/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 1Я< Q&'2.Qt£~

Ученый секретарь

диссертационного совета Д223.009.04, доктор технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются одним из основных элементов судовых энергетических установок (СЭУ), определяющих их экономичность и безотказность. Поэтому им уделяется особое внимание реализуемых в настоящее время ФЦП «Развитие гражданской морской техники» на 2009-2016 годы» и подпрограмме «Создание и организация производства в Российской Федерации в 2011-2015 годах дизельных двигателей и их компонентов нового поколения», которые предусматривают разработку новых базовых модификаций и типоразмерных рядов современных судовых четырехтактных двигателей, форсированных как по частоте вращения коленчатого вала, так и по среднему эффективному давлению.

Главным условием обеспечения экономичности, безотказности и ресурсных показателей форсированных судовых ДВС является их оптимальное тепловое состояние, которое характеризуется степенью нагрева основных деталей, зависящей от интенсивности и качества управления тепловыми процессами.

Достаточно стабильное и равномерное тепловое состояние (ТС) деталей ДВС обеспечивается их конструкцией, а также характером протекания рабочего процесса. Вместе с тем, оптимальное тепловое состояние двигателя должно поддерживаться при любых эксплуатационных условиях и режимах работы. Это состояние обеспечивается совокупностью специальных устройств - систем охлаждения (СО), отводящей теплоту от деталей, подверженных тепловым нагрузкам.

Большинство современных судовых ДВС имеют ТС близкое к требуемому только на номинальных режимах работы. На частичных нагрузках температуры деталей ЦПГ понижаются вследствие несовершенства системы управления охлаждением двигателя.

Более перспективным направлением в развитии СО современных судовых ДВС является совершенствование управления тепловыми процессами как на номинальной, так и частичных нагрузках.

Для каждого двигателя существует наилучшее ТС, обеспечивающее наибольшую экономичность на большинстве режимов работы. Для поддержания этого теплового состояния требуется автоматическое управ-

ление СО, определяющим параметром которого является температура охлаждающей воды.

Таким образом, совершенствование СО, обеспечивающих заданные тепловые режимы термически напряженных деталей в различных условиях эксплуатации судового ДВС является актуальной задачей.

Целью настоящей работы является разработка и совершенствование методов и средств автоматического теплового регулирования судовых ДВС.

Основные научные задачи:

1. Провести анализ влияния температурного состояния на рабочие показатели дизеля и определить совокупность параметров охлаждения наиболее существенно влияющих на технико-экономические и экологические показатели судовых дизелей.

2. Разработать научную концепцию построения системы автоматического регулирования температуры судового дизеля.

3. Совершенствовать (модернизировать) СО, систему смазки (СМ), систему наддува (СН) и аварийной остановки дизеля с целью обеспечения квазиоптимального ТС дизеля и требуемых значений температур деталей ЦПГ при переменных нагрузках работы дизеля.

4. Разработать принципиальную схему АБПТ в режиме получения холода утилизацией ОГ.

5. Разработать, испытать в условиях эксплуатации на дизельных установках электрические терморегуляторы (ТРГ) и выполнить их сравнительный анализ.

6. Провести экспериментальные исследования СО с релейно-импульсным ТРГ (РИТРГ) на судовых дизелях ШУТ) 26 А-3, 8ЧН 16,5/18,5.

7. Оценить технико-экономическую эффективность регулирования температурного режима с электрическими ТРГ судовых дизелей в условиях эксплуатации.

Объектом исследования является системы автоматического регулирования теплового состояния судовых дизелей.

Предметом исследования являются методы, средства и параметры автоматического регулирования теплового состояния судовых ДВС в условиях эксплуатации

Методы исследования.

В работе нашли применение теория ДВС и САРТ, законы и методы классической теории теплообмена, регрессионного анализа, математической статистики, прикладные пакеты программ, реализующих метод конечных элементов.

Достоверность результатов и выводов работы подтверждена:

- сходимостью экспериментов теоретических исследований с применением современных методов; и средств измерений и регистрации исследуемых показателей работы дизеля ;

- сходимостью полученных данных с существующими положениями теории поршневых ДВС, термодинамики и теплопередачи; физической обоснованностью принятых теоретических предпосылок;

достаточной точностью применявшегося информационно-измерительного комплекса;

- согласованием полученных зависимостей с теоретическими положениями и данными экспериментов.

Научную новизну результатов исследования представляют следующие результаты:

1. Принципы совершенствования регулирования теплового состояния судовых дизелей.

2. Теоретически обоснованные конструкции разработанных ТРГ: релейно-импульсного ТРГ, ТРГ с твердым наполнителем (ТН) и электронагревательными элементами, результаты исследования ТРГ.

3. Закономерности регулирования теплового состояния дизеля за

счет:

- СО, с использованием отводимой от ДВС теплоты;

- системы наддува с «холодной» рециркуляцией ОГ;

- системы аварийной остановки дизеля;

- СО с регулируемым давлением;

- СО с возможностью переключения контура забортной воды на контур абсорбционной холодильной машины (АБХМ).

4. Теоретическое обоснование перспективности использования для регулирования ТС ДВС АБХМ, работающей в режиме получения холода утилизацией теплоты ОГ.

5. Методы оценки рекомендуемых температурных режимов, реализация которых обеспечивает снижение общих эксплуатационных затрат на горюче-смазочные материалы и затрат на изготовление

теплообменников СЭУ.

Результаты исследования могут быть использованы при расчете и

проектировании СО, СМ и газотурбинного наддува судовых, а также при совершенствовании САРТС судового ДВС.

Практическую значимость. Практическая ценность работы состоит в том, что в результате комплексного подхода к проблеме охлаждения судовых ДВС разработаны САРТС, а также рекомендации по совершенствованию СО и режимных параметров охлаждения, предложены конструктивные технические решения по модернизации СО, обеспечивающие энерго- и ресурсосбережение судовых ДВС. Разработанные электрические ТРГ позволяют создать модернизированную САРТ, обеспечивающую требуемое ТС ДВС на всех режимах его работы. АБХМ позволяет утилизировать теплоту ОГ и использовать ее для регулирования температурного режима рабочих систем ДВС, СО и других потребителей, в том числе создать комфортные бытовые условия плавсостава. Результаты исследования и опытной эксплуатации РИТРГ-а в СПО дизеля 6ЫУО 26 А-3 на т/х "Волгарь-7", а также ТРГ с нагревательными элементами могут быть использованы на вновь создаваемых судовых ДВС.

Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту:

- научная концепция построения САРТ судовых ДВС, качество функционирования которой оценивается точностью отработки

задающего воздействия и быстродействием.

- исполнительно-регулирующие устройства (ИРУ)

быстродействующих ТРГ и разработанные конструкции электрических ТРГ: релейно-импульсный, с ТН и нагревательными элементами: ЭН и ТМ, позволяющие при необходимости работу в режиме «программируемый» и обеспечивающие требуемый температурный режим в условиях эксплуатации судового ДВС.

- результаты лабораторных и эксплуатационных испытаний ТРГ, подтверждающие получение требуемых результатов.

- схемы СО, позволяющие повышать температуру охлаждающей воды на режимах частичных нагрузок и режимах холостого хода; НВ с возможностью подогрева НВ на частичных и охлаждения на номинальных нагрузках; «холодной» рециркуляции ОГ; аварийной остановки, исключающей перегрев дизеля; охлаждения с возможностью переключения внешнего контура на режим АБХМ.

- АБХМ с использованием энергии ОГ двигателя.

- многоконтурная САРТ судового ДВС регулирующая все температурные параметры в СО, наддувочного воздуха и смазки;

- результаты исследования динамических характеристик СПО судового ДВС.

- идентификация СПО как объекта регулирования.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы в ЗАО «ОРЛЭКС»; в ОАО «Чебоксарский речной порт»: РИТРГ в СО судового дизеля бТЧУО 26 А-3; счетчики наработки для определения времени режимов работы дизеля на судах типа «Метеор», т/х «Окский-5»: «Волжское пароходство», четырехпалубный пассажирский т/х «Константин Федин».

Результаты работы используются в учебном процессе и научной работе на кафедре теории и конструкций СДВС в Государственном университете морского и речного флота им. адм. С.О. Макарова.

По результатам работы проведены эксплуатационные испытания в ОАО "Чебоксарский речной порт", ОАО "Дизельпром". Работа рекомендована к внедрению в производство.

Апробация результатов исследования. Основные материалы доложены, обсуждены и одобрены на итоговых научных конференциях Чувашского государственного университета им. И.Н. Ульянова (г. Чебоксары, ЧГУ 1985-2014гг.); научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Ленинградского института водного транспорта, с научно- техническим обществом РСФСР (г. Ленинград, ЛИВТ, 1989-1990гг.); всесоюзном научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок (МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2.02.05); на семинаре «Современные проблемы развития поршневых ДВС» (С. Петербургский государственный морской технический университет, 13-

14.10.2005); всесоюзном научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок (МГТУ им. Н.Э. Баумана. 1.02.06); всесоюзном научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок (МГТУ им. Н.Э. Баумана, 31.01.07); всесоюзном научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок, (МГТУ им. Н.Э. Баумана, 30.01.08); всесоюзной научно-практической конференции «Инновационные технологии как фактор обеспечения конкурентоспособности регионов» Чуваш, госуниверситет им. И.Н. Ульянова, (19.12.08) всесоюзном научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок, (МГТУ им. Н.Э. Баумана, 30.01.13).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 80 работ, в том числе три монографии, 13 публикаций в изданиях из перечня, рекомендованного ВАК РФ, 38 авторских свидетельств и патентов на изобретения и полезные модели.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы, приложений. Материал изложен на 385 страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц, 89 рисунков, 3 приложения. Список использованной литературы включает в себя 265 источников, в том числе - 21 на иностранных языках.

Содержание работы

Введение. В нем дана общая характеристика работы, обоснована актуальность проблемы, показана необходимость совершенствования методов и средств автоматического теплового регулирования судовых

две.

В первой главе анализируется материал, связанный с вопросами воздействия ТС дизеля, условий эксплуатации (климатических параметров) режимных параметров, конструктивных особенностей, организации рабочего процесса на технико-экономических и экологических показателей судового ДВС.

Наиболее характерные параметры процесса сгорания -коэффициент выделения теплоты, скорость горения топлива, скорость

нарастания давления и период задержки воспламенения - заметно ухудшаются при уменьшении ТС деталей ЦПГ.

Исходя из этого следует, что оптимальное ТС двигателя должно поддерживаться при любых эксплуатационных условиях и режимах работы две.

Определяющее влияние на температурное и теплонапряженное состояние деталей ДВС оказывает распределения составляющих теплового баланса, материалы деталей и интенсивность их охлаждения.

Существующие схемы СО и ТРГ судовых дизелей отличаются большим разнообразием. В СО судовых дизелей используются ТРГ прямого и непрямого действия. СО при работе на долевых нагрузках, несмотря на наличие ТРГ, не обеспечивают поддержания заданной температуры в СО, приводят к переохлаждению дизелей на частичных нагрузках, например ТРГ типов РТП-30 и РТПД-100.

Поддержание температуры деталей на требуемом уровне возможно при соответствующем выборе правильной организации рабочего процесса, оптимальной конструкции ЦПГ и рациональной СО, качественного регулирования ТС.

В судовых СО применяются ТРГ прямого и непрямого действия, недостатками которых являются большая инерционность, наличие значительной погрешности, большие габариты и масса, возможная разгерметизации сильфона, не линейная характеристика работы. Электрические ТРГ, обладающие, меньшей инерционностью и лучшим быстродействием, требуют дальнейшего исследования и совершенствования конструкции. По материалам главы следует, что существует наилучшее, с точки зрения экономичности ТС, которое достигается автоматическим управлением СО ДВС, при котором достигается минимальный удельный расход топлива; минимальный износ деталей.

Обзор научных источников в области разработки САРТ судовых дизелей таких авторов как A.M. Феенберг, О.С. Амелькин, В.Г. Волков, В.Т. Кумельский, М.И. Левин, С.А. Антонович, Н.М. Луков, П.П. Федорко, A.M. Павлюченко, O.K. Безюков, В.А. Жуков и др. позволил сформулировать цель научного исследования, определить задачи для ее

достижения и разработать образцы СО и электрических ТРГ с новыми конструктивными решениями.

Проведенный анализ выявил целесообразность совершенствования конструкций СО, САРТ и программируемых ТРГ; использования АБПТ в режиме получения холода утилизацией ОГ и его использования в САРТ ДВС. При этом: 1) В СО планируется поддерживать на малых нагрузках температуру 95-98 °С, на средних и номинальных - более низкую 80-85 °С; 2) В системе наддува на нагрузках холостого хода и частичных нагрузок предусматривается подогрев до 65 °С, на номинальных - охлаждение до 30 °С; 3) Для подачи ОГ в цилиндр предусматривается «холодная» рециркуляция ОГ; 4) Параметры рабочих систем определяются проектировщиком и регулируются во время эксплуатации.

Во второй главе приведены: структурная схема исследований (рис. 1); теплообмен и выбор режима охлаждения в зарубашечном пространстве судового ДВС; проведено исследование влияния температуры охлаждающей воды на ТС методом численного моделирования; рассмотрена научная концепция построения СО, САРТ судовых дизелей; проблема обеспечения быстродействия и некоторые пути решения.

Рост удельных и агрегатных мощностей дизелей в результате повышения среднего эффективного давления требует решения ряда проблем, из которых основная связана с повышение уровня температур и тепловых напряжений ЦПГ.

ТС деталей, температурные напряжения, возникающие в них, определяются параметрами рабочего процесса, конструкцией самих деталей, их тепловым и силовым взаимодействием друг с другом и особенностями охлаждения.

Важное место в решении этой проблемы отводится вопросам совершенствования СО, которая должна обеспечить рациональное охлаждение термически напряженных деталей и создать их требуемый температурный режим. При этом необходимо руководствоваться следующими данными:

. во-первых, разность температур выходящей из дизеля и входящей в него воды должна быть минимальной, но не более 20°С;

• во-вторых, следует стремиться к тому, чтобы средняя температура воды в дизеле была по возможности высокой. Ибо в этом случае уменьшается теплопередача и, следовательно, количество теплоты, уносимой водой.

Рисунок 1 - Структурная схема исследований: СО - система охлаждения, ССМ - система смазки, СНВ - система наддувочного воздуха, САОД - система аварийной остановки дизеля, РИТРГ -релейно-импульсный терморегулятор (ТРГ); ТРГЭН - ТРГ с электронагревателем, ТРГТМ - ТРГ с термоэлектрическим модулем, АБХМ - абсорбционная холодильная машина, СУТ - система утилизации теплоты, ОГ - отработавшие газы, РОГ - рециркуляция ОГ

Для выбора режима охлаждения в зарубашечном пространстве исследования проводили на упрощенной физической модели СО гильзы цилиндра. Наибольшую эффективность работы СО можно достигнуть при охлаждении деталей дизеля в режиме пристенного кипения, который характеризуется высоким значением коэффициента теплоотдачи при незначительных затратах энергии на работу системы, а также ма-

лым расходом охлаждающей жидкости. Однако указанный режим охлаждения может найти применение лишь на дизелях с большим объемом зарубашечного пространства при тщательной водоподготовке для предотвращения накипеобразования охлаждаемых поверхностей.

Исключение кипения и парообразования в полостях охлаждения можно достичь увеличением давления в системе выше давления насыщения. Это свойство может быть использовано для повышения температурного режима в системах охлаждения дизелей.

В результате выполненного расчетного определения температур ЦПГ установлено, что принятые в качестве критерия ТС дизеля средняя температура втулки цилиндра (^Стц) и температуры рабочего тела в конце сжатия (Тс) существенно зависят как от режима, так и от температуры охлаждающей воды. Общий уровень этих температур значительно снижается при уменьшении нагрузки, при этом повышение температуры охлаждающей воды от 330 до 370 К обусловливает повышение Таи примерно на 40 К и повышение Тс на 44 - 49 К.

Предложена научная концепция построения САРТ, позволяющей поддерживать наилучшее (квазиоптимальное) ТС судовых ДВС, в соответствии с которой на первом этапе определяется оптимальный алгоритм регулирования, а на втором осуществляется его техническая реализация.

В общем виде САРТ состоит из двух укрупненных структурных звеньев: объекта и регулятора (рис. 2) и является замкнутой системой звеньев направленного действия. Объект с регулятором определяют главную обратную связь.

Рисунок 2 - Структурная схема системы автоматического регулирования температуры судового дизеля

С помощью органов задания можно установить то или иное значение температуры задания Тзд\ в соответствии с этим параметром опреде-

литься и значение регулируемого параметра, которое будет поддерживаться ТРГ.

При помощи возмущающего воздействия (А,) объект меняет заданный режим, т.е. стремиться нарушить требуемую функциональную связь между задающим воздействием и требуемым законом изменения регулируемой температуры.

ТРГ, а также дизель с его СО являются составными частями САРТ. Отклонение регулируемой температуры охлаждающей воды от заданного значения зависит, с одной стороны, от свойств ТРГ и, с другой стороны, от свойств дизеля с его СО.

На вход объекта поступает регулирующее воздействие ц от ТРГ.

Если таких воздействий несколько - щ.щ.-.щ, то их можно объединить в вектор Ц с координатами ц/У = 1 , -,г)\ .

Возмущающие воздействия Я,,,...Я, или помехи, действующие на управляемый объект, могут вызывать не предвиденное изменение его характеристик. Влияние изменения нагрузки на объект можно рассматривать как частный случай действия помехи.

В случае использования электронных элементов в ДВС измерение возмущающего воздействия осуществляется легко, поэтому метод компенсации или его сочетание с принципом обратной связи оказывается

наиболее целесообразным.

В САРТ дизеля объект задан и его свойства изменять нельзя. Задача построения системы сводится, таким образом, к задаче разработки такого регулирующего устройства, которое, в известном смысле, наилучшим образом управляет объектом.

В состав требований, предъявляемых к поведению объекта, входит задание определенной цели регулирования. В любом случае цель регулирования можно рассматривать как достижение некоторой величины О - критерия оптимальности. Критерием оптимальности в переходном процессе удобно считать время регулирования или величину максимального отклонения температуры процесса от некоторой заданной или функции времени. В этом случае требуется, чтобы в системе достигался минимум максимального отклонения, так называемый минимакс.

САРТ дизеля может быть оценена двумя показателями: точностью отработки задающего воздействия и быстродействием. Если ошибка ус-

тановления определяется в основном коэффициентом усиления контура системы и в устойчивой системе ее можно сделать сколь угодно малой величиной, то быстродействие определяется исключительно количеством подводимой энергии управления и структурной схемы.

Требования быстродействия САРТ имеет большое значение при автоматизации режимов работы ДВС. В этих условиях повышение быстродействия означает повышение эффективности САРТ. От быстродействия САРТ зависит эффективность работы ДВС и возможность выполнения операций в аварийных режимах.

Во время эксплуатации САРТ дизеля большое значение имеет случай, когда регулируемая температура может принимать три значения, в том числе находиться на номинальном уровне. Область, соответствующую отсутствию регулирующего воздействия, удобно назвать областью свободного движения системы, а ее границы - поверхностью или линией выключения или включения, в зависимости от направления траекторий движения вблизи границы области. Определение поверхностей или линий переключения, включения и выключения означает определение алгоритма работы регулирующего устройства (РУ).

Для САРТ судовых ДВС характерно то, что они предназначены для управления в течение продолжительного времени в условиях различных возмущающих воздействий. Эти возмущения могут накладываться друг на друга, т.е. последующее возмущение возникает до того, как закончится реакция системы на предыдущее. Поэтому проектировщик системы регулирования должен создать такое РУ, которое обеспечивало бы оптимальное протекание переходных процессов при отличающихся хотя бы по модулю возмущающих воздействиях.

САРТ дизеля (рис. 3) поясняет принцип действия системы. ДТ 2 регистрирует температуру в зоне расположения объекта. ЗУ 4 в зависимости от режима работы дизеля определяет требуемый закон изменения температуры объекта. РО 12 при своем вращении с помощью ИМ позволяет открывать (закрывать) патрубок 10, закрывать (открывать) патрубок 11 или одновременное открытие (закрытие) патрубков 10, 11.

Говоря о дизеле как регулируемом объекте, представляем его лишь как некоторое теплообменное устройство. Собственно объектом является СО дизеля в динамическом отношении эквивалентная апериодиче-

скому звену. Входным сигналом является разность между текущими значениями температуры охлаждающей жидкости, нагрузки и задающим значением температуры, выходным - сигнал регулирования на выходе из БУ. Приток теплоты в СО может изменяться от минимума до некоторого максимума, соответствующего полному открытию (закрытию) основного клапана на холодильник. Изменение регулирующего воздействия осуществляется при помощи ИМ, скорость которого в обе стороны ограничена. Указанное ограничение является ограничением второго рода. Время разгона и торможения ИМ настолько мало по сравнению с ожидаемыми в системе переходными процессами, что его можно не учитывать, т.е. пренебречь ограниченностью третьей производной регулируемой величины.

—НГ]—Щ /. - ! цт

[-------—1 цт

-СО.........] '........0-Ш

. 1 »цю * ?

На перепуск

Рисунок 3 - Структурная схема СО дизеля: 1 - регулируемый тепловой объект - дизель; 2 - ДТ; 3 - БС; 4 - ЗУ; 5 - ТРГ; 6 - БУ; 7 - ДН; 8 - холодильник; 9, 10, 11 - патрубки РО; 12 - пробка РО; 13 - ИМ; 14 - механическая связь

Если задача состоит в наискорейшем закрытии (открытии) патрубков 9, 10 РО, то, в начале, необходимо максимально быстро открывать (за-

крывать) патрубки 10, 11. Если начальное отклонение температуры от заданного значения велико, то может случиться, что в процессе регулирования патрубок 10 на перепуск окажется полностью открытым (закрытым). В некоторый момент времени, когда температура охлаждающей воды в СО близка к заданной, необходимо начать закрывать (открывать) патрубки 10, 11. Это необходимо для того, чтобы одновременно с приходом температуры СО к заданному значению теплота, передаваемая СО и отводимая от нее были одинаковы. Момент начала закрытия должен быть выбран таким образом, чтобы заданное состояние было достигнуто при максимальной скорости перемещения РО 12. Если начать закрывать (открывать) патрубок 10 несколько позже, то вследствие ограниченности скорости перемещения ИМ заданная температура будет достигнута раньше, то необходимо будет снизить скорость закрытия - в противном случае баланс теплообмена наступит до того, как температура на выходе из дизеля достигнет заданного значения. Поэтому в течение времени температура СО будет увеличиваться под влиянием меньшего регулирующего воздействия, чем в первом случае, т.е. регулирование будет длиться дольше.

В случае небольшого начального рассогласования между фактическим и заданным значениями температуры СО необходимо начать закрывать (открывать) патрубки 10, 11 раньше, чем температура СО достигнет своего максимального значения.

В течение всего процесса одна из ограниченных координат непременно находится на одном из своих предельных значений. Эта особенность - необходимое условие оптимального регулирования системой и может рассматриваться как следствие принципа максимума.

В третьей главе «Исследование элементов исполнительно-

регулирующих устройств и электрических терморегуляторов» решены задачи по разработке быстродействующих автоматических ТРГ, которые обеспечивают в САРТ судовых ДВС протекание переходных процессов, близких к оптимальным по быстродействию.

Каждый ТРГ в контуре регулирования состоит из нескольких функциональных блоков и элементов, производящих измерение регулируемой температуры САРТ, ее преобразование в требуемый сигнал, формирование командной информации и сигнала, воздействующего на

процесс через исполнительное устройство (ИУ). ИУ осуществляется воздействие на процесс в соответствии с получаемой информацией в режиме автоматического регулирования (АР).

Основными элементами ИРУ ТРГ являются исполнительные механизмы (ИМ), ДТ, РО. ИМ преобразует входной командный сигнал от ТРГ в сигнал, который через соответствующую связь осуществляет исполнительное воздействие на РО. В проектируемом ТРГ используются электрические ИМ.

Электрические ИМ позволяют: целенаправленно оптимизировать структуру ТРГ; увеличить быстродействие; обеспечить требуемое качество регулирования объектов. Используя электрические ИМ разных конструкций, разработаны следующие ТРГ:

1. Для привода ИМ предлагаются электродвигатели с постоянной частотой вращения (МЭО). ИМ постоянной скорости может находиться только в трех состояниях: это перемещение РО с постоянной скоростью 5, неподвижность, перемещение РО в обратную сторону с постоянной скоростью 51. ИМ может иметь достаточно близкие к линейным механизмам характеристики при релейно-импульсном изменении входного сигнала.

Если ИМ с пусковым устройством охватить обратной связью в виде усилительного звена с передаточной функцией = Кос, то при релейно-импульсном ТРГ с ИМ постоянной скорости можно реализовать закон П, ПИ и ПИД - регулирования.

Пренебрегая инерционностью дизеля, из-за сравнительно малого значения по отношению к инерционности СО, уравнение ИМ можно за-с1Аа _ ,

писать в виде - 7 (е)> где /(е) - нелинейная характеристика ИМ с

зоной нечувствительности.

Разработан релейно-импульсный ТРГ (РИТРГ) (рис. 4, а).

Во время работы дизеля при появлении отклонения температуры воды на входе усилителя возникает напряжение е, что приводит к срабатыванию реле, и включению ИМ 2, который начнет перемещение РО 1 в сторону, необходимую для ликвидации возникшего отклонения регулируемой температуры. При этом происходит подача требуемого количество потока воды на перепуск и на холодильник. Работа ИМ 2

происходит до тех пор, пока регулируемая температура не достигнет заданного значения.

2. Обзор ИМ и ТРГ с ТН и ЭН. ТН имеют небольшую стоимость, компактны, развивают большие перестановочные усилия (до 1000 Н). Кроме того, имеют большие перемещения на единицу массы наполнителя; нечувствительны к влиянию внешнего давления на характеристику датчика; имеют повышенную устойчивость к механическим повреждениям, вибрациям, тряске; обладают простой конструкцией, имеют малые габариты.

Рисунок 4 - а - функциональная схема РИТРГ: 1 - РО 1; 2 - электрический ИМ 2; каналы: 3 - для подвода охлаждающей воды из дизеля в ТРГ, 4 - для перепуска, 5 - для подачи потока воды на холодильник; 6 -ДТ; 7 - БС; 8 - электронный усилитель; 9 - РБ; 10 - корректирующая обратная связь; 11 - источник питания; 12 - канал ОГ; 13 - термоэлектрогенератор; б - корректирующая обратная связь: 14 - конденсатор; 15,16 - резисторы

ИИУ с ТН и ЭН в ТРГ СО ДВС позволит наряду с регулированием по отклонению температуры осуществить дополнительное регулирующее воздействие по возмущению. При этом ТН с ЭН отличаются целым рядом преимуществ: быстрота включения, возможность концентрации большой мощности в малом объеме, достижение требуемых температурных режимов, простота регулирования температурного режима, удобство автоматизации, улучшение условий эксплуатации, компактность.

На рис. 5, а представлена структурная схема ИМ и состоит из ЭН, ТН и штока, а на рис. 5,6 представлена конструктивная схема ИМ. СО и

а

б

ЭН в результате теплообмена передают тепловую энергию ТН в виде теплоты дж ,дэи.

При этом ТН получит суммарную тепловую энергию среды Qc = (£?ж + 2эн)Вт и расширяется, в результате чего шток ИМ перемещаясь, приводит РО в действие.

Величины и соотношения величин элементов ИМ целесообразно устанавливать в зависимости от диаметра его штока, который можно

п

выражения

Рцоп ^гпах ^со

откуда

где р;тп - допускаемое давление наполнителя, Па;

Ямах - наибольшая допускаемая нагрузка на шток, Н; ^опр - силы сопротивления и трения в подвижном соединении, Н.

Электронагреватель

вердыи наполнитель

0=0*+С!п

Рисунок 5 - а - структурная схема ИМ с ТН и ЭН; б - конструктивная схема ИМ: 1- ЭН, 2 - термосиловой датчик (ТСД).

Статические характеристики к=/(р) (к — перемещение штока) позволяют определить Гсопр из соотношения ^0пргде Я - площадь штока, м2; р - постоянное давление фазового перехода первого рода, Па; Л0- предварительная нагрузка на шток, Н.

Время, необходимое для нагревания ТН до температуры Т№ определится из уравнения

Ос

1=——1X1

кК

кР

1--2 (Т -Т)

0,8 6/2/н 2\

где Он; сн - масса и удельная теплоемкость ТН, кг, кДж/(кг. К); 0,86 -коэффициент, учитывающий условия охлаждения ЭН; к - коэффициент теплопередачи (г ЭН кГН, Вт/(м2хК); - поверхность соприкосновения ТН с ЭН, м2; Т2 - температура окружающей среды, К.

Проведенные расчеты дали результаты, существенно отличающиеся от величин в действительных процессах, т.к. в расчетах не учитываются технологии управления нагревательных устройств, ИМ частично омываются водой СО, учет этого влияния затруднен вследствие непостоянства действия. Поэтому полученные данные необходимо уточнить экспериментальным путем.

Из рис. 5, следует, что основными элементами ИМ являются термосиловой датчик (ТСД) и электронагеватель (ЭН). Применение ТСД в ИМ возможно, если его статические и динамические характеристики

обеспечивают получение необходимых параметров для ТРГ.

Под влиянием изменения температуры среды происходит изменение температуры ТСД, изменение объема его ТН и перемещение штока. Процесс перемещению штока от изменения температуры обосновывает статическая характеристика, которая может быть определена по следующему выражению №=-—ДГ, где М„ - соотношение компонентов в смеси наполнителя, %; - объемное расширение наполнителя, среднее значение, %; Сн - масса наполнителя, г; рц- плотность церезина, г/см3;

Статическая характеристика ТСД плавно нелинейная и имеет петлю гистерезиса. Следовательно, ТСД обладает нечувствительностью по температуре и ходу штока и имеет переменный передаточный коэффициент.

Изменением 0„, М„, с!, Хц, может быть получено семейство статических характеристик для каждого из этих переменных.

Динамические характеристики ИМ с ТН и ЭН устанавливают зависимость перемещения штока во времени от изменения температуры. Изменение температуры в дизеле может задаваться методом переходных функций, которые представлены в главе 5.

Дифференциальное уравнение движения штока ИМ получены с учетом следующих положений. В установившемся режиме температуры

среды Гс, окружающей ТСД, баллона Г6, ТН Г„ и упругого разделителя Ту Р равны: Тс = Т6= Тн = Ту р , где Тс - температура окружающей среды,

°С; Тс = Гэн+ Т0 в, где Тэн — температура ЭН, °С; Тов- охлаждающей воды, °С.

В переходном процессе (при повышении температуры среды) ИМ будет аккумулировать подводимую теплоту ¿(2акк = Сс0ссдЛса; теплота, подводимая от окружающей среды к баллону датчика Qпoя, ¿0,оо=ЪЖ-Т^ук. Подставив в уравнение полученные для и д0,пОд выражения и несколько их, преобразовав, получим линейное

1 I ^с.дСс.,) ¿Тс0 _

дифференциальное уравнение " + \ » -1 с.

ат

Это уравнение первого порядка характеризует изменение температуры ТСД, являющегося апериодическим звеном. После преобразования

уравнение примет вид где кГш =-^=1 - передаточный

статический коэффициент.

ТСД рассматривался как тепловой аккумулятор со среднеприве-денной температурой, имеющий приведенную массу и приведенную удельную теплоемкость. Выявление функции переходной проводимости датчиков, постоянной времени переходного процесса возможно только экспериментальными исследованиями.

Используя ИМ с ТН и ЭН разработан электрический ТРГ (рис.6). ЭН 23 встроен в теплообменник 10. ТСД помещен в теплоизоляционный цилиндр 9. Задатчик 21 устанавливается на заданные температурные режимы. Сигнал от ДТ 19 подается в блок сравнения (БС) 22. Одновременно сигнал от ДН 20 подается на задатчик 21, где формируется сигнал в соответствии с заданным законом. Сопоставляя сигналы, поступающие от ДТ 19 и задатчика 21, в БС 22 происходит вычисление регулирующего сигнала, который поступает в БУ 24. Сигнал, формирующийся на выходе БУ 24, зависит от отклонений, как регулируемой температуры, так и текущего значения нагрузки и других возмущающих воздействий.

Но пювтыт

5 Й , Ш дтт

чт

Л^Л.

Рисунок 6 - электрический ТРГ с ТН и ЭН: а - структурная схема; б -функциональная схема: 1- корпус; 2, 3, 4 - патрубки; 5 - шток удлиненный; 6 - втулка резиновая; 7 - ТН; 8 - баллон латунный; 9 -цилиндр теплоизоляционный; 10 - теплообменник; 11 - пружина; 12 - втулка направляющая; 13 - клапан дополнительный; 14 - клапан основной; 15 -кольцо уплотнительное; 16 - прокладкауплотнительная; 17, 18-винты крепежные; 19, 20 - ДТ и ДН; 21 - задатчик; 22 - БС; 23 - ЭН; 24 - БУ

3. При применении в качестве нагревателя термоэлектрического модуля (ТМ), ТМ может работать как в режиме нагревателя, так и в режиме охладителя (эффект Пельтье). Особенность ТМ - универсальность, т.е. пригодность как для охлаждения, так и для нагрева энергоносителей. Переход с режима охлаждения на режим нагрева осуществляется путем изменения направления постоянного тока. В этом случае холодные спаи нагреваются, а горячие - охлаждаются.

Количество теплоты ТМ определяем по формуле 0Г = а-ТТ-1 + 0,512-Я-к-АТ-3,

к =

0_г_ _а-Тг-1 + 0,5-12-К-к-АТ-3 Ш ~ а-АТ-1 + 12 Л

Вт, а отопительный коэффициент -, где а - коэффициент термоэдс ТМ, В/°С;

Тг - температура горячего спая, °С; I- сила тока, А; Я- сопротивление, Ом; к - коэффициент теплопроводности, Вт/(м °С); д Т - разность температур между спаями, °С; Ш - потребляемая мощность ТМ, Вт; 8 -толщина керамической пластины, м.

При Гг = Гх, кот = оо, а при М = Гх/Гг, кот = 0. В диапазоне температур спаев от Тх =ТГ до Тх-Тг- М отопительный коэффициент ТМ (кот) принимает значения от и до 0.

При Гх=Гг/МД0Т = 1, а при ТХ>ТГ/М ,кот>\.

Процесс поддержания температурного режима в СО при использовании ТРГ с ТН и ТМ происходит следующим образом.

В режиме нагрева ТН благодаря действию ТМ и охлаждающей воды расширяется, воздействует на шток, открывающий клапан ТРГ. Баланс теплового потока в термосиловом датчике в этом случае: = в™ + <2в, Вт, где (2тм - тепловой поток ТМ, Вт; - тепловой поток воды, циркулирующей в ТРГ, Вт.

На рис. 7 представлен алгоритм работы ТРГ с ТН и ТМ.

Рисунок 7 - Алгоритм работы терморегулятора с твердым наполнителем (ТН) и термоэлектрическим модулем (ТМ)

4. Микропроцессорный терморегулятор. Используя ИМ МЭО и микропроцессорную технику разработан микропроцессорный ТРГ для регулирования температуры рабочих систем дизеля. Применение микропроцессорной техники в САРТ позволяет реализовать достаточно емких алгоритмических задач с включением логических и вычислительных операций. Кроме того, появляется возможность накопления и хранения информации, возможность наращивания объемов и характера автоматизируемых процессов по мере разработок новых алгоритмов, относящихся к контролю и регулированию рабочих систем и САРТ судового дизеля.

5. Многофункциональный ТРГ решает задачу создания устройства для регулирования рабочей температуры энергоносителя путем своевременного распределения энергоносителя на подогреватель, перепуск и холодильник. При этом упрощается конструкция РО путем использования четырехходового РО, уменьшается время прогрева дизеля и возможность поддержания заданного рабочего температурного режима на

переменных нагрузках работы дизеля.

Одним из основных элементов ТРГ, от которого зависит точность

и эффективность его работы, является ДТ, дающий информацию о тепловом режиме дизеля. В рабочих системах используются терморези-сторные и термоэлектрические ДТ. В микропроцессорном ТРГ целесообразно применение однопроводных цифровых термометров, которые без преобразования могут быть подключены к микропроцессорному ТРГ.

Необходимым условием надежной работы САРТ является правильный выбор пропускной характеристики и расчет параметров РО. РО характеризуются многими параметрами, основными из которых являются: пропускная и условная пропускная способности; рабочее давление, перепад давления на РО и условный проход. Все вышеизложенное убедительно показывает, что при выборе РО необходимо обратить особое внимание на подбор его статической характеристики, так как от этого будет, зависеть качество и стабильность работы всей системы регулирования. В работе предложены РО с вращающимся клапаном.

В четвертой главе представлены модернизированные СО, САРТ, методы оптимизации температурного режима изменением конструктив-

ных схем рабочих систем и утилизацией теплоты ОГ.

Система подогрева-охлаждения дизеля состоит из внутреннего и внешнего контуров, системы вспомогательного (ВК) и утилизационного котлов (УК). СПО работает по заданной программе, при этом во время стоянки заданная температура подогревателя 100 °С поддерживается ВК, а во время работы дизеля - УК.

Перед пуском дизеля СПО подогревает дизель, а при работе дизеля в СПО в зависимости от нагрузки дизеля регулируется температура энергоносителя. При этом на частичных нагрузках в СПО поддерживается Гв = 98 °С, на номинальных нагрузках - Тв = 85 °С. С повышением температуры в СПО уменьшается теплота, отводимая охлаждающей водой.

В системах регулирования температуры наддувочного воздуха (НВ) ДВС используется распределитель воздуха, который в зависимости от нагрузки ДВС направляет НВ на «горячий» или «холодный» теплообменник. Электрический психрометр исключает работу системы в точке росы. Система подогревает НВ на режимах холостого и частичных нагрузок, а на номинальных - охлаждение.

В южных широтах при Тзъ = 32 °С температура НВ Тн = 50 ... 52 °С, то есть становится близкой предельной величине Т„ = 55 °С, определяемой термической прочностью ЦПГ и уменьшают подачу топлива на главный дизель.

Для решения этой проблемы предлагается СО НВ и ОГ судового дизеля, подаваемых на впуск (рис. 8). Хладоноситель, полученный в АБХМ утилизацией ОГ охлаждает НВ, ОГ и другие рабочие системы дизеля, при этом «холодная» рециркуляция ОГ улучшает ТС и эффективность ДВС.

Для обеспечения однофазного теплообмена в СО ДВС предусматривается паровоздушный клапан, который позволяет СО работать как в открытом, так и в закрытом режиме, при этом в СО повышается давление выше атмосферного и появляется возможность повышения температуры охлаждающей воды до 120 °С.

Рисунок 8 - Функциональная схема СО НВ и ОГ: 1 - дизель; 2 - УК; 3 - распределитель ОГ; 4 - охладитель ОГ; 5 - охладитель НВ; 6 ЛЬ ХМ; 7, 8 - электронные ТРГ; 10 - потребитель; 11 - БУ; 12 - канал ОГ; 13 - рециркуляционный канал; 14,а - канал НВ и ОГ; 14 - канал НВ; 15,16 - каналы теплоносителя системы УК; 17, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 - каналы хладоносителя; 26, 27, 28 - каналы подачи электроэнергии; 29 - канал подачи электрического сигнала

При эксплуатации судового ДВС в условиях повышенного загрязнения забортной воды фильтр внешнего контура может засориться, что приведет к нарушению работы СО. При эксплуатации судового ДВС в южных районах высокая температура забортной воды не может обеспечивать поддержания заданной температуры в СО на номинальных нагрузках, что отрицательно влияет на эффективность работы ДВС. Пред-

лагаемая СО судового ДВС решает вышеназванные проблемы путем автоматического перевода контура забортной воды на контур с АБХМ.

В случае внезапной остановки дизеля, например при маневрировании, обнаружении неисправностей, когда в СО поддерживается высокая температура, предложенная система в автоматическом режиме включает насосы воды, и масла. При этом системы охлаждают высокотемпературные детали дизеля, в частности детали ЦПГ, по истечении заданного времени реле времени останавливают работу насосов, при этом исключается перегрев высокотемпературных деталей.

Многоконтурная САРТ служит для регулирования температуры воды, масла и НВ дизеля. Разработанная многоконтурная система АР всех температурных параметров в СО, НВ, СМ представляет собой, как пример сложного рационального решения для систем комплексной автоматизации.

Разработаны методы оптимизации теплового состояния изменением конструкций систем дизеля:

а) Топливная система ДВС с электронным управлением, которая позволяет работать на двух видах топлива с возможностью изменения в в широком диапазоне изменения нагрузок.

б) Система регулирования рабочего процесса дизеля дросселированием заряда воздуха на режимах частичных нагрузок и холостого хода.

На частичных нагрузках коэффициент избытка воздуха (а) изменяется от 1,4 до 10, т.е. имеет место обеднение горючей смеси. Следствием этого, появляется детонационное сгорание. Поэтому дросселированием воздуха на всех режимах поддерживается а=1,8 -н 2,2 и регулируется ТС ДВС.

в) Система стабилизации температуры ЦПГ дизеля путем присадки водорода в жидкое топливо, которая содержит электролизер, в котором происходит получение водорода и через смесительную камеру подается в топливную систему. В смесительной камере происходит абсорбция водорода в топливе, полученная смесь поступает в цилиндр, происходит быстрая реакция воспламенения, и все топливо сгорает полностью. Это приводит к сокращению вредных выхлопов, стабилизируется тепловой режим в ДВС.

На основе принципа инвариантности предложенные разработки позволяют создавать комбинированные системы (рис. 9).

—ф-

7< X

2

б

Рисунок 9 - а - структурная схема системы регулирования по возмущению; б - схема комбинированной САРТ: 1 - объект регулирования; 2 -автоматический ТРГ; 3 - компенсатор; 4 - БС

В системе с компенсацией возмущений решается задача получения своевременной информации о возмущениях, которая устраняет инерционность и запаздывание в СО дизеля, т.е. компенсатор должен обладать способностью предсказания на время - вперед.

Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую достигается установкой термоэлектрических генераторов (ТЭГ) на канале ОГ. ТЭГ привлекают отсутствием подвижных частей, полной автоматизацией, простотой монтажа и обслуживания, бесшумностью, большим сроком службы. Электроэнергия может быть использована ИРУ ТРГ, другими потребителями САРТ и обеспечения функционирования КИП.

В пятой главе дизель рассмотрен как объект регулирования, исследованы его статические и динамические характеристики.

САРТ охлаждающей воды приводит к уменьшению отклонения ее регулируемого значения в (1+ К^) раз. Аналогичное рассуждение выполняется в случае подогрева системы. Для получения возможно мень-

ших отклонений температуры воды необходимо увеличить коэффициенты усиления Кт и К0.

Анализируя взаимное расположение характеристик, можем установить два принципа: изменение температуры входящей в дизель воды; изменение расхода охлаждающей воды через дизель.

Исследование динамических характеристик системы СПО дизеля проводилось по нагрузочному и регулирующему каналам. При исследовании СПО водяные подогреватель и холодильник рассматривались как составную часть объекта в целом.

Динамические характеристики СПО по каналу нагрузочного воздействия. В схеме СПО дизеля подогреватель и холодильник заменены общим термином «теплообменник» (рис.10).

Рисунок 10-Структурная схема системы подогрева-охлаждения дизеля

Для СО справедливы два уравнения: уравнение равновесного состояния, принимаемого за начальное: £>„оД= бот (1) и уравнение неустановившегося состояния С—= + £)под, (2), где 0,од - количество теплоты, поступившее от дизеля в СО в единицу времени; 2от - отдача теплоты окружающей среде в ту же единицу времени; где С - приведенная теплоемкость СО.

с1Тр _ й?АГр

Вычитая уравнение (1) из (2) и учитывая, что ~ ^ , можно

составить уравнение:

с!АТа

= Депод-Абот (3)

Полученное уравнение после преобразования принимает вид:

т С

где ул -——V ~ постоянная времени по нагрузочному каналу; ка\ =-~-- передаточный коэффициент по нагрузоч-

ному каналу; У0

ДО, . д

о,

бы

^ - относительные координаты, причем

параметром нагрузки является температура газов 05, а индекс N обозначает состояние температуры при номинальной нагрузке.

Если учесть, что по данным эксперимента на начальном участке наблюдается чистое запаздывание, передаточная функция может быть

выражена: =

и представляет собой как простое апе-

риодическое звено первого порядка с участком чистого запаздывания.

Динамические характеристики по каналу регулирующего воздействия. В этом случае принимается нагрузка постоянной. Тогда получим выражение в виде

Л

) А дв=-

] (дОь)

№о

м

Перейдя к относительным координатам ц=—, получим уравнены

ние динамики простого апериодического звена:

т =---

где * - постоянная времени по каналу регулирующего воз-

АГ„

_£0(7роЧи&1 „ а,

действия; "" с&с<>-адРл ТрГ1 = "" - передаточный коэффициент по регулирующему воздействию.

Время чистого запаздывания обусловлено как скоростью передачи импульса к объекту, так и тепловыми явлениями, и с учетом том.

w _ с-Тоц5

передаточная функция имеет вид 0ц T0lls +1 и представляет собой как простое апериодическое звено первого порядка с участком чистого запаздывания.

Динамические характеристики СПО судового дизеля показывают, как изменяется регулируемая температура при переходе от одного ее установившегося значения к другому. Характер переходного процесса определяется, прежде всего, характером изменения нагрузки. При скачкообразном изменении режима (рис. 11, а) нагрузка очень быстро изменяется от минимальной до максимальной. В этом случае наоборот, регулируемая температура энергоносителя не может изменяться так же скачкообразно, как нагрузка. Вследствие того, что циркулирующая в СО вода, а также дизель, холодильник и ТРГ обладают определенной тепловой инерцией, то изменение температуры охлаждающей воды происходит плавно и продолжается до достижения нового ее установившегося значения. САРТ охлаждающей воды имеет два типа динамических характеристик - апериодическую и колебательную.

На рис. 11, б показана апериодическая характеристика регулирования температуры воды. Время, в течение которого происходит изменение регулируемой температуры охлаждающей воды, определяет продолжительность переходного процесса: tn = t[ - .

САРТ охлаждающей воды имеет два типа динамических характеристик - апериодическую и колебательную.

При резком уменьшении нагрузки аналогично происходит увеличение САРТ дизеля. На рис. 11, в приведена колебательная динамическая характеристика САРТ и имеет вид затухающего колебательного процесса.

Наибольшее влияние на изменение динамической характеристики САРТ оказывает тепловая инерция регулируемого объекта и ТРГ. Чем меньшей тепловой инерцией они обладают, тем благоприятнее динамическая характеристика системы.

Рисунок 11 - Динамические характеристики САРТ а - динамическая характеристика нагрузки дизеля; б - апериодическая характеристика САРТ; в - колебательная динамическая характеристика САРТ дизеля

САРТ должна обеспечивать меньшие отклонения регулируемой температуры воды от заданного значения, независимо от нагрузки и наименьшую продолжительность переходного процесса.

Предпочтительнее САРТ с апериодической динамической характеристикой, так как при колебательной характеристике возможно появление температурных напряжений в деталях дизелей.

На рис. 12 объект и ТРГ, объединенный с РО системы, соединены последовательно и замыкаются главной обратной связью.

В структурном отношении такая система характеризуется тремя координатами входа 0-1к , выхода Тс и нагрузки Рс. При установлении вида переходного процесса в дизеле предполагается, что, во-первых, вода сосредоточена в одном месте приложения нагрузки, а действительное температурное поле заменяется со средней температурой воды на выходе из дизеля. Во-вторых, изменение нагрузки и регулирующее воздействие передаются на выход объекта с некоторым запаздыванием ?о, не искажающим функцию, описывающую поведение объекта в динамике.

Хш-СвПЯ!

ад ь И'„Ю М

% %

Рисунок 12 - Структурная схема одноконтурной дизеля

Свободное движение системы описывается уравнением

[и;в(5) + 1]=о.

При проектировании новой САРТ решение данного уравнения связано с выбором элементов системы, обеспечивающих устойчивость и качество процесса регулирования, а для действующего объекта те же задачи решаются применительно к элементам ТРГ. Применение ТСД с ТН и ЭН, имеющих переменный передаточный коэффициент, который к тому же можно изменять при проектировании ТСД и наладке САРТ, позволяет повышать качество процесса и статическую точность терморегулирования.

В шестой главе представлены экспериментальные исследования

электрических ТРГ.

Релейно-импульсный ТРГ (РИТРГ). Для изготовления опытного образца РИТРГ использовались изделия промышленного изготовления: ИМ «МЭО», блок управления «СУРИ, ИБР», ДТ, РО.

Испытания проводились в ОАО «Чебоксарский речной порт» на теплоходе «Волгарь 7» (проект Р-45Б) в СО дизеля 6Г«ГУТ) 26 А-3 испы-тывался релейно-импульсный ТРГ.

Принцип действия механизма основан на преобразовании электрического сигнала во вращательное движение выходного вала. ИМ обладает высокой надежностью и большим техническим ресурсом. Конструкция РО позволяет распределять поток охлаждающей воды на холодильник или на дизель.

В РИТРГ ИМ может находиться в трех установившихся состояниях: вращение вала с постоянной скоростью, неподвижности, вращение выходного вала в обратную сторону.

Испытания РИТРГ показали, что статическая характеристика ИМ в СО является существенно нелинейной. Однако ИМ может иметь близкие к линейным характеристики при релейно-импульсном изменении входного сигнала.

Несмотря на наличие в РИТРГ нескольких нелинейных элементов, он с достаточной точностью реализует линейный закон ПИ-регулирования.

Благодаря быстродействию электрических элементов РИТРГ улучшается эффективность регулирования температуры СО дизеля. Из рис. 13 следует, что время регулирования по возмущающему воздействию у СО с РИТРГ в 1,3 меньше, чем у СО со штатным ТРГ, а время перерегулирования - на 15 % меньше.

Рисунок 13 - Расчетные и экспериментальные кривые переходных процессов СО КУБ 26 А-3 по возмущающему воздействию: 1 - расчетный переходный процесс с ТРГ РТВ 52; 2 - расчетный переходный процесс с электронным ТРГ; 3 - экспериментальный переходный процесс с РИТРГ

Экспериментальные исследования СО с микропроцессорным терморегулятором (МТРГ) проведены на испытательном стенде ИС - 2 ОАО «Дизельпром» (рис. 14). Поддержание температуры охлаждающей воды в пределах 80-81 °С, достигается при использовании в СО МБУ и реализации ПИД закона регулирования.

При проведении исследований выполнены опытные образцы электрических ТРГ с ТН и нагревательными элементами,

экспериментально определены их характеристик и проведен сравнительный анализ электрических терморегуляторов

Рисунок 14 - Схема установки МБУ в СО дизеля 8ЧН 16,5/18,5: а-СО дизеля с электрическим позиционным ТРГ Ъ - СО дизеля с МБУ: 1 -внутренний контур СО; 2 - внешний контур СО; 3 - водо-водяной холодильник; 4 проходной кран; 5 - электрический ИМ; 6 - ДТ; 7 -МБУ

Экспериментальные исследования позволили установить, что в результате применения в ИМ нагревателей удается создать более быстродействующие ТРГ. Нагревательные элементы позволяют сместить статическую характеристику. Применив в ТРГ ЭН и ТМ, можно поддерживать на частичных нагрузках более высокую температуру, например 100 °С, а на номинальных нагрузках - низкую температуру, например 85 С.

В результате применения нагревательных элементов повышается быстродействие ТРГ, о чем свидетельствуют переходные функции, представленные на рис. 15, б, в, г. Кривые переходных процессов имеют вид экспонент. Постоянная времени определяет динамические свойства звена. Чем она больше, тем медленнее протекает переходный процесс в звене, и наоборот.

Особый интерес представляет график переходной функции на рис. 15 г, полученный в результате применения в ТРГ ТМ. В этом эксперименте при прямом ходе ИМ ТРГ используется тепловая энергия ТМ и охлаждающей воды, в результате чего происходит моментальное открытие клапана в ТРГ. А при обратном ходе ИМ за счет работы ТМ в режиме «охлаждение» происходит мгновенное возвращение ТН в исходное положение и закрытие клапана. Значения постоянной времени прямого и обратного ходов подтверждают о быстродействии ТРГ с ТМ.

Рисунок 15 - Экспериментальные переходные функции ТРГ с различными ИМ: а) переходные функции с ТН промышленного термостата; б) переходные функции с ТН и охлаждающей средой в) переходные функции с ТН и ЭН; г) переходные функции с ТН, ТМ

Для определения характеристик СПО и оценки эффективности работы электрического ТРГ проведены экспериментальные исследования на теплоходе «Волгарь-7» на судовом дизеле бТЧУО 26 А-3. Испы-

тания проводились в Волжском бассейне. При работе дизеля на частичных нагрузках в СПО использовалась энергия УК КАУ 4,5 и вспомогательного котла КО AB 63.

Для определения статических и динамических характеристик системы подогрева к СО дизеля 6NVD 26 А-3 (рис. 16) подключились КАУ 4,5, КОАВ 63, ТРГ и змеевиковый подогреватель 7, в результате предложена модернизированная СПО.

Рисунок 16 - Экспериментальная СПО судового дизеля 26 А-3: 1

- дизель; 2 - электрический ИМ; 3 - ТРГ; 4 - холодильник; 5,8 - насосы; 6 - УК КАУ 4,5; 7 - подогреватель; 9 - ДТ, 10, 11 - каналы подвода, отвода охлаждающей воды; 14 - БУ; 15 - ВК КОАВ 63; 16 - электромагнитный клапан; 17, 18 - каналы подвода и отвода утилизационной воды; 19, 20 - каналы охлаждающей воды

Для обеспечения работы дизеля 61Ч\Т) 26 А-3 по нагрузочной характеристике в САРТ вводилась цепь обратной связи, обеспечивающая

стабилизацию частоты вращения. Определение экспериментальных переходных функций при регулирующем воздействии осуществлялось при работе дизеля по нагрузочной характеристике (рис. 17). Возмущением служит изменение потока сливной воды (через теплообменник) -изменение координаты РО g в пределах заранее определенных значений и g2, зависящих от температурного уровня при минимальной нагрузке ётт=ё\ и максимальной £мах=& соответствующего режима по каналу нагрузочного возмущения. Перестановка клапанной системы РО с помощью ручного приспособления обеспечивает подачу единичных скачкообразных воздействий на объект со стороны координаты РО gm¡a - с одновременной записью изменения во времени координаты

выхода 7"вых на индикаторе БУ «СУРИ - 1».

О ' 120 ' МО ' 360 ' ' 6Й0 1!с 0 ' ' ?1о ' 360 ' Л ' 600 £с

6

Рисунок 17 - Разгонные характеристики СП по регулирующему воздействию: а-Ре = 25%; б - Ре = 100%

Вид полученных экспериментальных функций, на которые были наложены математические кривые - экспоненты, показывает, что экспериментальные точки укладываются на экспоненту, т.е. дизель можно рассматривать как одноемкостное звено.

Целью параметрической оптимизации СПО дизеля является выбор таких параметров настройки ПИ-регулятора, которые обеспечивают системе запас устойчивости не ниже заданного при всех возможных вариациях параметров объекта регулирования или не ниже допустимого значения показателя качества процесса регулирования. Поставленная задача решается в два этапа.

Первый связан с построением в плоскости параметров настройки ТРГ и границы области запаса устойчивости. Это производится различными методами, например методом расширенных комплексных частотных характеристик (КЧХ) или методом максимума амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). В данной работе это выполнялось методом максимума АЧХ.

В процессе второго этапа осуществляется выбор оптимальных значений параметров настройки ТРГ, которые соответствуют точке на границе заданного запаса устойчивости и экстремуму показателя качества регулирования.

При проведении исследований устойчивость оценивалась показателем колебательности М. Запас устойчивости задавался значением М = 1,62. За обобщенный показатель, характеризующий качество регулиро-

со

вания, принята квадратичная интегральная оценка : /2 = 1 е2 (/)<#, где

о

£(0- сигнал рассогласования

Неудовлетворительно качество регулирования может быть следствием неправильного выбора одного из этих параметров настройки при оптимальном значении другого. Однако если в СПО возникли колебания вследствие завышенного коэффициента усиления, их не удается устранить увеличением времени интегрирования, в то время как колебания, вызванные заниженным значением Ти, часто можно устранить за

счет снижения Кр. Вследствие этого коэффициент усиления считается определяющим параметром настройки ПИ-регулятора как в СП, так и в СО дизеля. Полученные результаты показывает, что параметры СП мало отличаются от параметров СО, поэтому есть возможность для СПО использовать один ТРГ. Для этого выбираем усредненные параметры: Кр = 19,25, Вн = 144,1с, которые будут использованы как для системы подогрева, так и для СО на всех режимах работы дизеля.

С использованием ЭВМ проведены расчеты переходных процессов в системах при выбранных оптимальных значениях параметров настройки ТРГ, которые показали, что качество регулирования у системы подогрева выше, чем у СО. Построенные переходные процессы показывают, что СПО судового дизеля позволяет использовать один ТРГ с фиксированными настройками, сохраняя при этом качество регулирования как в СП, так и в СО.

Для оценки адекватности модели действующей установки экспериментальным путем получена кривая переходного процесса по регулирующему воздействию (рис. 18).

процессов СП. 1 - переходный процесс (расчетный). 2 -экспериментальный переходный процесс. Ре=100%

Сопоставительный анализ экспериментальной и расчетной кривых переходного процесса показывает различие в их поведении. Это различие объясняется тем, что в динамическом отношении поведение реального объекта описывается звеном, порядок которого должен быть не ниже второго.

Основными показателями качества регулирования СПО являются время регулирования, перерегулирование и установившаяся ошибка. Экспериментальные показатели качества СП ненамного отличаются от СО. Так, время регулирования у СП на 102 с больше, чем у СО, а перерегулирование - на 6% меньше. Система с подогревом обеспечивает меньшие отклонения регулируемой температуры охлаждающей воды от заданного значения, независимо от нагрузки и внешних условий. Таким образом, СПО обеспечивает оптимальный температурный режим независимо от нагрузки дизеля и внешних условий, при которых наблюдаются заметный выигрыш в эффективной мощности, существенное снижение расхода топлива и весьма заметное уменьшение износа ЦПГ.

В качестве примера определен годовой экономический эффект при модернизации главного судового дизеля т/х «Волгарь - 7», на котором в СО осуществляется замена действующей САРТ на новую САРТ. Экономический эффект от внедрения данной разработки в течение года составляет 19 тонн дизельного топлива.

Заключение

Проведенные исследования по теме диссертации позволяют сделать следующие выводы:

1. Проведенный анализ влияния теплового состояния на рабочие показатели дизеля позволил определить совокупность параметров охлаждения наиболее существенно влияющих на технико-экономические и экологические показатели судовых дизелей: 1) В САРТ обеспечивается на малых нагрузках несколько повышенная температура регулирования (95-98 °С), а на нагрузках средних и номинальных более низкая (8085 °С), т.е. отказавшись от широко распространенных статических

САРТ с восходящей характеристикой и определенной степенью неравномерности; 2) В системе НВ на нагрузках холостого хода и частичных нагрузок воздух подогревается до 65 °С, на номинальных - охлаждается до 30 °С; 3) Для подачи ОГ в цилиндр предусмотрена «холодная» рециркуляция ОГ; 4) Параметры остальных рабочих систем определяются проектировщиком и регулируются во время эксплуатации.

2. Предложенная концепция построения САРТС судовых дизелей, позволяет решить задачу максимального быстродействия в САРТ судового дизеля и определить методы ее реализации.

3. Модернизированы СО, СС, НВ и аварийной остановки дизеля с целью обеспечения квазиоптимального теплового состояния дизельной установки и требуемого температурного значения основных деталей ЦПГ при переменных нагрузках работы дизеля. Разработанная многоконтурная система автоматического регулирования всех температурных параметров в СО, НВ, СС представляет собой, как пример сложного рационального решения для систем комплексной автоматизации.

4. Разработана принципиальная схема АБПТ в режиме получения холода утилизацией ОГ и решены методы использования полученного хладоносителя в рабочих системах для автоматического регулирования теплового состояния судовых ДВС.

5. Разработаны, испытаны в условиях эксплуатации на дизельных установках электрические ТРГ и выполнен их сравнительный анализ. Предложенный оригинальный ТРГ прямого действия с встроенным в его ТН особым устройством «нагревательно-охладительным» блоком, работающим по принципу Пельтье дает возможность вводить в СО дополнительный импульс по нагрузке или по температуре забортной воды обеспечивая тем самым высокое качество переходного процесса (комбинированная система) и значительное уменьшение общей зоны нер-вавномерности. РИТРГ и МТРГ подтвердили свои положительные характеристики во время выполнения экспериментального исследования. Причем относительно последнего следует отметить его предназначение для использования в современных САРТ, являющихся частью ком-

плексных систем автоматизации судна, построенный на широкой компьютеризации процессов управления двигателем.

6. Проведены экспериментальные исследования СПО с РИТРГ на судовом дизеле 6МУБ 26 А-3 и МТРГ на стендовом дизеле 8ЧН 16,5/18,5. В результате выполнения в СПО экспериментов на судовом дизеле 6КУБ 26 А-3 получена оценка режимов работы дизеля на параметры передаточных функций СПО, определены параметры настройки РИТРГ и выполнен сравнительный анализ качества регулирования СПО. Разработанная СПО обеспечивает ускоренный прогрев при пуске дизеля за счет автоматического подключения специального подогревателя, использующего горячую воду от УК и ВК, при этом увеличивается быстродействие и качество регулирования. МТРГ позволяет обеспечить реализацию сравнительно сложных алгоритмов на одной и той же аппаратуре с учетом большого числа параметров, характеризующих работу дизеля,

7. Внедрение полученных методов и средств АРТС, судовых ДВС будет способствовать получению значительного экономического эффекта и формированию комплексных систем автоматизации судов Водного транспорта.

В результате экономических расчетов установлено, что в случае использования данной работы на т/х «Волгарь-7» на одном судовом дизеле 6МУЭ 26 А-3, удается в течение года сэкономить 19 тонн топлива. На холостом ходу и частичных нагрузках экономия топлива составила 15%. Таким образом, поставленные задачи исследования решены, а его цель достигнута.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

- публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Тимофеев В.Н. Совершенствование систем охлаждения ДВС// Речной транспорт. 1989. № И. С.31-32.

2. Тимофеев В.Н., Киселев Е.А. Совершенствование систем охлаждения ДВС// Речной транспорт. 1992. № 1,2. С. 19.

3. Тимофеев В.Н., Киселев Е.А., Хрисанов Н.Ф. Прибор для регистрации времени работы двигателя// Речной транспорт. 1993. № 2. С.37.

4. Тимофеев В.Н, Тузов Л.В. Использование электронного терморегулятора в системе охлаждения ДВС//Двигателестроение. 1999. № 4. С.32-34.

5. Тимофеев В.Н., Тузов Л.В. Система приготовления водотопливной эмульсии для судовых дизелей// Двигателестроение. 2000. №2. С. 25-26.

6. Тимофеев В.Н., Тузов Л.В. Повышение эффективности ДВС путем совершенствования систем охлаждения//Двигателестроение.2003.№ 1. С. 26-29.

7. Тимофеев В.Н. Программируемый термостат//Двигателестроение. 2003. № 4 С. 41-45.

8. Тимофеев В.Н. Повышение эффективности терморегуляторов автомобильных ДВС// Грузовик. 2005. № 10. С11-15.

9. Тимофеев В.Н. Совершенствование систем наддувочного воздуха в ДВС//Грузовик. 2005. №11. С16-19.

10. Тимофеев В.Н. Совершенствование систем наддувочного воздуха в ДВС (продолжение)//Грузовик. 2005. №12. С 11-13.

11. Тимофеев В.Н. Повышение топливной экономичности судовых дизелей регулированием температурного режима систем охлаждения. // Судостроение. 2009. № 5. С. 70-72.

12. Тимофеев В.Н., Степанов Ю.Н. Повышение технико-экономических показателей судовых дизелей совершенствование систем наддувочного воздуха. // Судостроение. 2009. № 6. С. 53-56.

13. Тимофеев В.Н. Повышение топливной экономичности дизелей присадкой водорода в дизельное топливо. //. Судостроение, 2014. № 4. С.45-46.

- патенты

1. А.с. №1442681 СССР, МКИ Б 01 Р 3/20. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания /В.Н. Тимофеев, А.П. Романов (СССР); Опубл. в БИ 07.12.88

2. Пат. 1763687 Россия, МКИ Р 01 Р 7/16. Устройство для регулиро-

вания температуры охлаждающей жидкости ДВС/В.Н. Тимофеев, Е.А. Киселев, В.Д. Мирошниченко и др. (Россия) Опубл. в БИ 06.12.90.

3. Пат. 2031216 Россия, МКИ F 01 Р 3714. Устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости ДВС /В.Н. Тимофеев, Е.А. Киселев, Е.В. Кротов и др.(Россия); Опубл. в БИ 2.0..03.95.

4. Пат. 2085753 Россия, МКИ F 01 Р 3/20. Система жидкостного охлаждения ДВС / В.Н. Тимофеев, В.Л. Лаврентьев.(Россия); Опубл. в БИ 27.07.97.

5. Пат. 2165027 Россия, МКИ F 01 Р 3/20. Система охлаждения-подогрева двигателя внутреннего сгорания /В.Н. Тимофеев. (Россия); Опубл. в БИ 10.04.01.

6. Патент 2165028 Россия, МКИ F 01 Р 7/16. Устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости ДВС /В.Н. Тимофеев В.Н, J1.B. Тузов, Д.В. Тимофеев и др.(Россия); Опубл. в БИ 10.04.01.

7. Пат. 2184251 Россия, МКИ F 02 В 29/04, F 01 Р 3/22. Устройство для регулирования температуры наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания /В.Н. Тимофеев, И.П. Данилов, М.С. Алатырев, Д.В. Тимофеев. (Россия); Опубл. в БИ 27.06.02.

8. Пат. 2204029 Россия, МКИ F 01 Р 7/14, 11/20 Устройство для регулирования температуры рабочих сред двигателя внутреннего сгора-ния/В.Н. Тимофеев, Л.В. Тузов, А.Н. Ильгачев, Д.В. Тимофеев, А.Б. Шадрин (Россия): Опубл. в БИ 10.05.03.

9. Пат. 2204030 Россия, МКИ F 01 Р 7/16 / Устройство для регулирования температуры охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания./В.Н. Тимофеев, П.А. Васильев. (Россия); Опубл. в БИ 10.05.03.

10. Пат. 2227218 Россия, МКИ F 01 Р 7/16. Программируемый термостат /В.Н.Тимофеев, A.M. Юферев, Д.В. Тимофеев и др. (Россия); . Опубл. в БИ 20.04.04.

11. Пат. 2251021. Россия, МПК F 02 N 17/047 Система регулирования температуры наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания /В.Н.Тимофеев, A.M. Юферев, A.M. Поздеев. Опубл. в БИ

27.04.05.

12. Пат. 2253024 Россия, МПК F 01 Р 7/14, 3/20 Устройство для регулирования рабочей температуры охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания/ В.Н. Тимофеев, A.M. Поздеев, JI.B. Тимакова; Опубл. в БИ 27.05.05.

13. Пат. 2270923. Россия, МПК F01P 7/16. Электрический термостат/В.Н. Тимофеев, Н.П. Кузин, А.Н. Краснов. Опубл.в БИ

27.02.06.

14. Пат. 2256805 Россия, МКИ F 01 Р 7/16. Программируемый терморегулятор /В.Н. Тимофеев, Н.П. Кузин, А.Н. Краснов, Д.В. Тимофеев. Опубл. 20.07.05.

15. Пат. на п/м № 56967. Россия. Система охлаждения транспортного двигателя внутреннего сгорания/ В.Н. Тимофеев, Д.В. Тимофеев. (Россия); Опубл. в БИ 27.09.06.

16. Пат. 69925. Россия, МПК F 01 G 5/00, F 01 К 15/04. Устройство для рециркуляции отработавших газов судового дизеля / В.Н. Тимофеев, Д.В. Тимофеев. (Россия); Опубл. в БИ 10.01.08.

17. Пат. 75744. Россия, G01M 15/00. Устройство для регулирования коэффициента избытка воздуха в ДВС /В.Н.Тимофеев, Д.В. Тимофеев. (Россия); Опубл. в БИ 20.08.08

18. Патент Россия, F 01Р 7/16. Устройство для регулирования температурного режима судовых дизелей / В.Н. Тимофеев. Опубл. 10.07.200

19. Пат. 92247, H01L 35/28. Судовой термоэлектрический генератор / В.Н. Тимофеев. Опубл. 10.03.2010.

20. Пат. 2466289. Россия, МПК F02G 5/02, F02B 29/04, Р0225/07/Система для охлаждения свежего заряда и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск /В.Н. Тимофеев, O.K. Без-юков, О.В. Клюс, И.Г. Васильева, Д.В. Тимофеев. Опубл. 10.11.2012.

21. Пат. 108107. Россия, МПК F02G5/00. Система для охлаждения свежего заряда и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск / Тимофеев В.Н., Безюков O.K., Клюс О.В., Васильева И.Г., Ти-

мофеев Д.В. Опубл. 10.09.2011.

- монографии, статьи

1. Тимофеев В.Н. Температурный режим двигателей внутреннего сгорания и его регулирование. Монография. Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 2008. 358 с.

2. Тимофеев В.Н. Жидкостное охлаждение транспортных двигателей внутреннего сгорания. Монография. Чебоксары: Волжский филиал ГОУ ВПО МАДИ (ГТУ). Чебоксары. 2008. 238 с.

3. Тимофеев В.Н. Температурный режим двигателя внутреннего сгорания и его регулирование. Монография. Германия:ЬатЬег1.2012. 352 с.

4. Тимофеев В.Н., Будникова JI.H. Повышение эффективности систем охлаждения ДВС: Информ. листок 89-19/ Чуваш. ЦНТИ. Чебоксары, 1989. С. 4.

5. Тимофеев В.Н.,Кузнецов В.А..,Залазаева H.A. Электронный терморегулятор для регулирования температуры охлаждающей жидкости ДВС: Информ. листок 250-93/Чуваш. ЦНТИ.Чебоксары, 1993. 3 с.

6. Тимофеев В.Н., Ильгачев А.Н. Система регулирования температуры наддувочного воздуха ДВС /Чуваш, ун-т. Чебоксары, 1996. 5с.Деп.в ВИНИТИ №1893-В96, 07.08.96. 5с.

7. Тимофеев В.Н., Ильгачев А.Н., Ярова Т.К. Быстродействующая электронная топливная система ДВС / Чуваш, ун-т. Чебоксары, 1998. 5с.Деп. в ВИНИТИ, №3133-В98,30.10.98. 5 с.

8. Тимофеев В.Н. Применение термоэлектрических охладителей нагревателей в системах охлаждения ДВС. Чуваш, ун-т. Чебоксары, 1998. 5с. Деп. в ВИНИТИ 30.10.98. №3134-В98.

9. Тимофеев В.Н. Михайлова Г.И. Применение водорода в ДВС//Сб.тр. Чуваш, ун-та. Чебоксары, 1998. С. 21-22.

10. Тимофеев В.Н. Тимофеев Д.В. Применение микропроцессорной техники в двигателях внутреннего сгорания. /Чуваш, ун-т. Чебоксары, 1999. 5 с. Деп. в ВИНИТИ 22.03.99, №881-В99.

11. Тимофеев В.Н. Релейно-импульсный регулятор для регулирования охлаждающей жидкости ДВС // Наука и техника на речном транспорте: Информ. сб. 1994.№ 8. С. 7-10.

12. Тимофеев В.Н. Система регулирования температуры наддувочного воздуха / Чуваш, ун-т. Чебоксары, 1999. 5 с. Деп в ВИНИТИ 20.09.99. №2877-В99.

13. Тимофеев В.Н. Система охлаждения ДВС / Чуваш, ун-т. Чебоксары, 1999. 5 с. Деп. в ВИНИТИ 20.09.99.№2876-В99.

14. Тимофеев В.Н. Быстродействующий электронный терморегулятор ДВС /Чуваш, ун-т. Чебоксары, 1999. 5 с. Деп. в ВИНИТИ 20.09.99. №2875-В99.

15. Тимофеев В.Н. Повышение эффективности транспортных ДВС путем использования программируемых термостатов/ Чуваш, ун-т. Чебоксары, 8 с. Деп. в ВИНИТИ 27.03.03. №551 -В2003.

16. Тимофеев В.Н. Совершенствование терморегуляторов рабочих сред двигателей внутреннего сгорания. Чуваш, ун-т. Чебоксары, 7 с. Деп. в ВИНИТИ 27.03.03. №552-в2003.

17. Тимофеев В.Н. Комбинированные системы регулирования температуры дизелей. Чуваш, ун-т. Чебоксары, 8 с. Деп. в ВИНИТИ 27.03.03. №553-В2003.

18. Тимофеев В.Н., Степанов Ю.Н. Перспективные методы утилизации теплоты энергетических установок судов речного флота// Тезисы, докл. Всероссийская научно-техническая конференция /Чув. ГУ. г. Чебоксары. 2009. 9 с.

Подписано в печать 07.07.2015 г. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. печ. л. 3,0. Тираж 100 экз. Заказ № 686.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Чувашского государственного университета им. И.Н. Ульянова 428015, г. Чебоксары, Московский проспект, 15

2015674007

2015674007