Диссертация (1024783), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Использование такихсистем управления позволяет обеспечить улучшение показателей топливнойэкономичности и токсичности отработавших газов транспортного дизеля вусловиях реальной эксплуатации тепловозов, в первую очередь – маневровыхтепловозов.Разработкой, доводкой, исследованием и производством таких системуправления для тепловозных и судовых дизелей занимаются такие фирмыкак Woodward (США), General Electric (США), Heinzmann (Австрия), MTU(Германия),MAN-B&W(Германия),L,Orange(Германия),Sulzer(Швейцария), Wartsila (Финляндия) и др. [28, 29, 107]. Исследования посозданию таких систем управления проводились и проводятся в рядепромышленных, научно-исследовательских и учебных организаций России:68во ВНИИЖТ [59, 66, 67], на Коломенском тепловозостроительном заводе[115, 123], во Всероссийском научно-исследовательском конструкторскомтепловозном институте (ВНИКТИ, г.
Коломна Московской области) [67], вМГТУ им. Н.Э. Баумана [31, 83], в МИИТе [13, 93, 94], в ПАНИ [34], вПетербургском государственном университете путей сообщения [198], вОмском государственном университете путей сообщения [8, 97, 117], вСамарском государственном университете путей сообщения [119, 211].Актуальность проведения исследований в области систем электронногоуправления дизель-генераторами тепловозов подтверждается работами рядаизвестных ученых – М. Бабела [5], Л.В. Грехова [29, 31], А.В. Грищенко [34],А.А. Грунауэра [35], С.Н.
Девянина [27], Н.А. Иващенко [50], Е.Е. Коссова[59, 66], В.И. Крутова [73, 75, 78], А.Г. Кузнецова [82, 83], Н.М. Лукова [93],Н.Н. Патрахальцева [120], Ф.И. Пинского [124, 125], А.Е. Симсона [144],В.И. Толшина [176, 178], А.З. Хомича [204, 205], Е.Н. Шапрана [67] и др.Защищено несколько диссертационных работ по вопросам оптимизациирежимов работы тепловозных дизелей [64], повышения эффективности ихработы [5, 97, 119, 206], совершенствования систем топливоподачитепловозных дизелей [8, 71] и их систем управления, включая электронныеСАУ [48, 91, 124, 127, 129, 181], исследования переходных процессов всистемах управления дизелей [9, 83, 127, 129, 161, 210], диагностикитепловозных дизелей с использованием соответствующих систем управленияи диагностики [69, 87, 117, 162, 211].Вместе с тем, недостаточно изученными являются вопросы о выборефункциональныхуправлениявозможностейтопливоподачейдляиструктурытепловозныхсистемэлектронногодизелей,определенияцелесообразных параметров процесса топливоподачи (в частности, углаопережениявпрыскиваниятоплива),влияниясистемуправлениятопливоподачей на характеристики процесса топливоподачи и показателирабочего процесса дизельных двигателей, на показатели топливной69экономичности и токсичности отработавших газов, оценки динамическихсвойств таких систем, оценки эффективности этих систем в условияхреальной эксплуатации тепловозных дизелей.Целью настоящей работы является создание и совершенствованиесистемэлектронногоулучшениеуправленияпоказателейтопливоподачей,топливнойэкономичностиобеспечивающихитоксичностиотработавших газов тепловозных дизельных двигателей.При этом в диссертационной работе решаются следующие научные ипрактические задачи:-разработкасистемэлектронногоуправлениятопливоподачей,обеспечивающих реализацию целесообразных законов подачи топлива ихарактеристик изменения угла опережения впрыскивания топлива втепловозном дизеле;-разработкауточненнойметодикирасчетатопливоподачидизеля,позволяющая оценить особенности этого процесса в дизелях, оснащенныхсистемамиэлектронногоуправлениятопливоподачейипроведениерасчетных исследований;- разработка расчетной методики и проведение расчетных исследованийрабочего процесса дизеля, оснащенного системой электронного управлениятопливоподачей, с целью оценки влияния закона подачи, формируемогосистемой электронного управления, на показатели топливной экономичностии токсичности отработавших газов;-разработкаметодикирасчетаограничительнойхарактеристикитепловозного дизель-генератора, позволяющей профилировать указаннуюхарактеристику с целью ее формирования разработанной системойэлектронного управления топливоподачей;- разработка методики оценки динамических свойств системы электронногоуправлениятопливоподачей,позволяющейопределитьдинамическиепоказатели системы управления при сбросе номинальной нагрузки;70- проведение экспериментальных исследований тепловозного дизеля намоторном стенде с целью оценки влияния управления углом опережениявпрыскиваниятопливанапоказателитопливнойэкономичностиитоксичности отработавших газов при использовании системы электронногоуправления топливоподачей;- проведение эксплуатационных испытаний тепловоза, оборудованногосистемой электронного управления топливоподачей, с целью оценкиэффективности этой системы и возможности снижения расхода топливадизельным двигателем в реальных условиях эксплуатации;- разработка методики оценки эффективности использования системыэлектронногоуправлениятопливоподачейсопределениемэксплуатационного расхода топлива при реальном распределении режимовработы двигателей маневровых тепловозов.71ГЛАВА 2.
РАЗРАБОТАННЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОННОГОУПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВОПОДАЧЕЙ ДИЗЕЛЕЙ. РАСЧЕТНЫЕИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТОПЛИВОПОДАЧИ2.1. Разработанные системы электронного управлениятопливоподачей дизелейНеобходимымусловиемдостижениясовременныхпоказателейдизельных двигателей транспортного назначения является дальнейшееповышение эффективности процессов топливоподачи, впрыскивания ираспыливания топлива, предопределяющих его эффективное сгорание [40,95, 99]. В результате показатели топливной экономичности и токсичности ОГдизелей в значительной степени зависят от характеристик процессатопливоподачи: закона подачи и его фаз (в том числе – от угла опережениявпрыскиваниятоплива),давленийвпрыскивания(максимальногоисреднего), формы внешней скоростной характеристики, ряда другихпараметров и характеристик [89, 98, 222]. В связи с этим важное значениеимеютконструктивныеособенностисистемытопливоподачи,соответствующей системы управления топливоподачей, формируемые этойсистемой характеристики процесса топливоподачи [29, 89, 186, 224].Как отмечено в первой главе диссертации работа транспортных дизелейвэксплуатационныхусловияххарактеризуетсячастымиирезкимиизменениями скоростных и нагрузочных режимов.
Частая смена режимовработы характерна и для дизельных двигателей маневровых тепловозов.Такая смена режимов тепловозных дизелей приводит к ухудшению качестваих рабочих процессов. Это обусловлено тем, что современные дизелипредставляют собой комбинированную установку, в состав которой входятнесколько разнородных систем, взаимодействующих между собой в процессеработы. Это системы топливоподачи, воздухоснабжения, охлаждения и др.72Присозданиитакойкомбинированнойустановкииндивидуальныехарактеристики перечисленных систем удается согласовать лишь на каком-тоодном режиме (чаще номинальном).
На других режимах эта согласованностьнарушается, что приводит к ухудшению качества рабочих процессов дизеляи, как следствие, к снижению его экономических и экологическихпоказателей. Обеспечить такую поднастройку характеристик систем дизеля впроцессе его работы при смене режимов и изменении условий эксплуатациивозможносиспользованиемразличныхсистемавтоматическогорегулирования и управления (САР и САУ).ВрядепроведенныхмикропроцессорныхСАРисследованийиСАУпоказано,позволяетчтосущественновнедрениеулучшитьпоказатели топливной экономичности и токсичности ОГ [29, 98, 222, 232,234].
В частности, замена штатного гидромеханического регулятора частотывращения электронным регулятором, воздействующим на дозирующуюрейку топливного насоса высокого давления (ТНВД), позволяет снизитьэксплуатационныйрасходтопливана8-12%засчетснижениянеравномерности частоты вращения [189]. Еще большей эффективностьюобладают системы управления, которые наряду с поддержанием требуемогоскоростного режима, выполняют и ряд других функций, в частности –реализуютоптимизированныехарактеристикиосновныхпараметровдвигателя (в том числе – оптимизированных характеристик процессатопливоподачи).
Таким образом, применение микропроцессорных системавтоматического управления является эффективным средством сниженияэксплуатационного расхода топлива и выбросов с ОГ токсичных веществ вдизелях различного назначения [29, 66, 83, 222]. Используются они и вдизельных двигателях маневровых тепловозов, эксплуатирующихся нарежимах с большим диапазоном изменения скоростных и нагрузочныхрежимах.73Производственно-промышленноепредприятиеООО«ПППДизельавтоматика» (г. Саратов) на протяжении многих лет занимаетсяразработкой,изготовлением,исследованием,доводкойивнедрениемразличных САР и САУ [4, 52, 53, 100-106, 137, 138, 146, 148-150, 189-199,212-216].
При этом разработаны различные варианты таких систем для рядатепловозных дизелей, а также для дизелей автотракторного назначения. Рядсистем управления создано для дизелей, работающих на альтернативныхтопливах (в частности, на природном газе) [54, 149, 150, 212]. Далеерассмотрим некоторые из этих разработанных систем электронногоуправления топливоподачей дизелей [189].Для регулирования частоты вращения дизелей, в том числе и дляавтотракторной техники, разработаны электронные системы управления дляразделенных систем топливоподачи, работающие по схеме, приведенной наРис. 1.13,а (смотри первую главу диссертации). В этой системе применяютисполнительные устройства, воздействующие на дозирующую рейку ТНВД.Разработаны исполнительные устройства типа ЭРУС с работоспособностью10, 18 и 30 Дж.
В их конструкции удалось оптимизировать массогабаритныепоказатели и КПД. Данные электронные системы вместе с исполнительнымиустройствами были переданы дизелестроительным заводам для проведенияиспытаний, и в дальнейшем конструкция исполнительных устройств былареализована в системах электронного управления транспортных силовыхустановок и дизель-генераторов.ООО«ППП«Дизельавтоматика»(Саратов)разработаныисполнительные устройства типа ЭРУС с работоспособностью 10 Дж дляпервичногопреобразованиягидравлическихустройствахэлектрическихсигналовмикропроцессорныхвсистемэлектроуправлениятепловозных дизелей. На Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
