автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Совершенствование регулятора частоты вращения и системы топливоподачи малоразмерных дизелей многоцелевого назначения

Введение.

1. Анализ работ по формированию характеристик малоразмерных дизелей многоцелевого назначения и постановка задачи исследовании.

1.1. Требования, предъявляемые к характеристикам малоразмерных дизелей многоцелевого назначения .К)

1.2. Основные пути формировании характеристик.1>

1.2.1. Формирование характерце гик с помощью выбора параметров топлпвоподающеп аппаратуры.1>

1.2.2. Формирование характеристик корректированием цикловой подачи топлива.

1.3. Методы оценки динамических качеств дизеля.

1.3.1. Дифференциальные уравнения систем автомагического регулирования.

1.3.2. Устойчивость систем автоматического регулирования.

1.3.3. Оценка качества переходных процессов.

1.4. Постановка задачи исследования.

2. Разработка математической модели дли исследовании формы характеристик дизели.

2.1. Разработка математической модели системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля.

2.2. Моделирование влияния параметров двигателя, топливной аппаратуры и регулятора на статические характеристики дизеля.

2.3. Моделирование влияния параметров двигателя, топливном аппаратуры и регуля тора па динамические характерис тики дизеля.S

3. Методика экспериментальных исследовании.

3.1. Экспериментальная установка и измерительно-регистрирующая аппаратура.:.

3.2. Методика проведения эксперимента и оценка погрешностей измерений.

4. Результаты экспериментальных исследовании.()

4.1. Определение коэффициентов передачи топливной аппаратуры п дизеля.9>

4.2. Исследование устойчивости и переходных процессов системы автоматического регулирования частоты вращения.

4.3. Исследование влияния параметров топливной аппаратуры и дизели на протекание скоростных характеристик.

4.3.1. Формирование внешней скоростной характеристики.

4.3.2. Влияние конструктивных параметров нагнетательного клапана топливного насоса высокого давления на протекание внешней скоростной характеристики.I

4.4. Исследование дымности и токсичности отработавших газов.

Выводы.

Актуальность темы. В связи с расширением ирпмеиепия средств малой механизации в России наметилась существенная потребность в малоразмерных дизелях многоцелевого назначения. Увеличение количества выпускаемых дизелей, а также ужесточение экологических норм повышает требования к их показателям.

Малоразмерные дизели многоцелевого назначения применяются в составе различных потребителей, режимы работы которых существенно отличаются. Данное обстоятельство предъявляет соответствующие требования к характеристикам дизеля, которые напрямую завися т от работы регулятора и системы топлпиоподачп. г)то обстоятельство определяет необходимость комплексного изучения влияния указанных систем па протекание характеристик малоразмерных дизелей многоцелевого назначения.

Цель н задачи исследования. Целыо исследования является улучшение динамических, топливно-экономических и экологических показателей малоразмерных дизелей многоцелевого назначения путем совершенствования регулятора частоты вращения и системы топливоподачи. Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

- анализ путей формирования характеристик малоразмерных дизелей многоцелевого назначения;

- создание математической модели системы автоматического регулирования частоты вращения малоразмерных дизелей и получение расчетных статических и динамических характеристик;

- разработка методики и проведение экспериментальных исследований переходных процессов дизеля с центробежным регулятором при ступенчатом изменении нагрузки;

-7- определение влияния параметров системы топливоподачи на протекание характеристик малоразмерных дизелей многоцелевого назначения. Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались расчетные и экспериментальные методы. Теоретические исследования выполнялись с помощью специально разработанного автором пакета прикладных программ для малоразмерного дизеля. Экспериментальные исследования проводились на моторном стенде с использованием персональной ЭВМ.

Достоверность результатов математического моделирования процессов подтверждена результатами экспериментальных исследований. Научная новизна исследования.

1. Разработана математическая модель системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля, позволяющая формировать характеристики с учетом особенностей малоразмерных дизелей многоцелевого назначения.

2. Получены статические и динамические характеристики системы автоматического регулирования частоты вращения малоразмерных дизелей многоцелевого назначения.

3. Предложено использование упругой деформации рычагов регулятора для корректирования цикловой подачи топлива.

4. Определена закономерность влияния параметров системы топливоподачи на протекание внешней скоростной характеристики малоразмерных дизелей многоцелевого назначения.

Практическая значимость работы. На базе проведенных исследований разработаны:

- программа расчета статических и динамических характеристик системы автоматического регулирования частоты вращения малоразмерного дизеля многоцелевого назначения;

-8- пружина переменной жесткости регулятора частоты вращения для генераторной модификации дизеля ТМЗ-450Д, обеспечивающая заданную точность поддержания частоты вращения; - методика регистрации мгновенной частоты вращения дизеля при переходных процессах.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модели системы автоматического регулирования частоты вращения малоразмерного дизеля многоцелевого назначения.

2. Статические и динамические характеристики системы автоматического регулирования частоты вращения малоразмерного дизеля многоцелевого назначения.

3. Способ использования упругой деформации рычагов регулятора для корректирования цикловой подачи топлива в малоразмерных дизелях многоцелевого назначения.

4. Результаты расчетных и экспериментальных исследовании характеристик малоразмерного дизеля многоцелевого назначения.

Реализация работы. Программа расчета, составленная на базе разработанной математической модели, используется на ОАО «Л К Туламашзавод» при разработке семейства малоразмерных дизелей, а также применяется в учебном процессе на кафедре «Двигатели внутреннего сгорания» Владимирского государственного университета. Разработанные пружина переменной жесткости регулятора частоты вращения и рекомендации по конструктивным параметрам системы топливоподачи переданы ОАО «АК Туламашзавод».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на: научно-технической конференции «Автотранспортный комплекс. Проблемы и перспективы развития» (г.Москва, МАДИ (ТУ) 2000 г.), VIII научно-практической конференции «Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС» (г.Владнмир, ВлГУ 2001 г.), научно-практической конференции «Актуальные проблемы управления качеством производства и эксплуатации автотранспортных средств (г.Владимир, ВлГУ 2002 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 работ в сборниках и центральных журналах.