Диссертация (1024783), страница 22
Текст из файла (страница 22)
В частности, призамене штатной системы топливоподачи опытной системой (при переходе отзакона подачи штатной системы к закону топливоподачи опытной системы)удельный эффективный расход топлива gе на номинальном режиме снизилсяс 205,1 до 203,9 г/(кВт·ч), т.е. примерно на 0,6%. Более значимым фактором,позволяющим заметно улучшить показатели топливной экономичности, атакже токсичности ОГ, является возможность реализации оптимизированныхзаконов управления углом опережения впрыскивания топлива, которуюобеспечивает опытная система с электронным управлением топливоподачейтипа ЭСУВТ.01. Это подтверждается приведенными в пятой главедиссертации (см. ниже) результатами моторных испытаний дизеля типа Д50со штатной и опытной системами топливоподачи.
Так, применение опытнойсистемы топливоподачи типа ЭСУВТ.01 на дизеле Д50 позволило снизитьудельный эффективный расход топлива на 3 ,5-17% на позициях контроллераот 0 до 3 и на 0,9% – на четвертой и пятой позициях контроллера при157оптимальных значениях угла опережения впрыскивания топлива посравнению с серийной системой топливоподачи, которая не обеспечиваетрегулирования УОВТ.3.5. Выводы по третьей главе1. Проведенный анализ характеристик цикловой подачи топлива ихарактеристик давления впрыскивания в дизеле типа Д50 со штатнойсистемой топливоподачи и опытной системой ЭСУВТ.01 с электроннымуправлениемтопливоподачейисследованийрабочегопоказалпроцессанеобходимостьдизеля,расчетныхоснащенногосистемойтопливоподачи с электронным управлением.2.
В качестве исследуемого фактора влияния этих систем топливоподачина рабочий процесс дизеля типа Д50 принято изменение закона подачитоплива и характеристики давления впрыскивания при переходе от штатнойсистемы топливоподачи с гидромеханической системой управления копытной системе топливоподачи с системой электронного управления типаЭСУВТ.01.3.
Обзор и анализ программных комплексов, используемых длямоделированиярабочегопроцессадизелей,позволилвыбратьдляпроведения расчетных исследований программный комплекс ДИЗЕЛЬ-РК,разработанный в МГТУ им. Н.Э. Баумана.4. Опытная система электронного управления топливоподачей типаЭСУВТ.01 реализует закон подачи с более быстрым нарастанием скоростивпрыскивания в начальной фазе топливоподачи и с более резким спадом этойскорости в заключительной фазе топливоподачи по сравнению со штатнойсистемой топливоподачи.5. Проведенные с использованием программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РКрасчетныеисследованияпоказали,чтоустановкаопытнойсистемы158топливоподачи заметно улучшает показатели процессов распыливаниятоплива и смесеобразования дизеля типа Д50 на номинальном режиме.Замена штатной системы топливоподачи дизеля Д-50 на опытную систему сэлектронным управлением топливоподачей типа ЭСУВТ.01 позволиласократить продолжительность топливоподачи с 31,2 до 29,9 град.
поворотаколенчатого вала, увеличить максимальное давление впрыскивания – от924,8 до 1163,7 бара, уменьшить средний диаметр капель по Заутеру – с 25,89до 23,23 мкм.6. Результаты расчета показателей дизеля типа Д50, работающего наноминальном режиме, показали, что мощностные показатели дизеля соштатнойиопытнойсистемамитопливоподачиоказалисьпримерноодинаковыми – его эффективная мощность Ne была равна соответственно880,2 и 882,4 кВт. При этом эффективные показатели дизеля с опытнойсистемой топливоподачи, улучшились по сравнению с дизелем со штатнойсистемой топливоподачи – удельный эффективный расход топлива gеснизился с 205,1 до 203,9 г/(кВт·ч), а эффективный КПД дизеля ηе возрос с0,413 до 0,415.7.ПриустановкетопливоподачейтипаопытнойЭСУВТ.01системыдымностьэлектронногоотработавшихуправлениягазовКх(показатель ослабления светового потока) дизеля типа Д50, работающего наноминальном режиме, уменьшилась с 0,460 до 0,435 м-1 (приведенныйкоэффициент ослабления светового потока снизился при этом с 18 до 17% пошкале Хартридж).8.
Повышение эффективности процесса сгорания дизеля типа Д50 сопытной системой с электронным управлением топливоподачей типаЭСУВТ.01 привело к небольшому росту содержания в ОГ оксидов азота СNOxна номинальном режиме. Так, при замене штатной системы топливоподачина опытную систему концентрация оксидов азота в ОГ дизеля СNOxувеличилась с 1301 до 1322 ppm. В результате удельный массовый выброс159оксидов азота еNOx возрос с 15,42 до 15,63 г/(кВт·ч). Однако такой небольшойрост эмиссии с ОГ оксидов азота может быть легко скомпенсирован приоптимизации значений угла опережения впрыскивания топлива, которуюможет реализовать опытная система электронного управления типаЭСУВТ.01.9.
Полученные с использованием программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РКрасчетные данные хорошо коррелируются с экспериментальными ирасчетными данными диссертационной работы. Так, полученные расчетныеданные по удельному эффективному расходу топлива – gе=203,9 г/(кВт·ч) иэффективной мощности – Ne=882,4 кВт дизеля типа Д50 с опытной системойс электронным управлением топливоподачей типа ЭСУВТ.01 хорошосогласуются с экспериментальными данными пятой главы диссертации,полученными на моторном стенде дизеля типа Д50 (gе=204,1 г/(кВт·ч) иNe=882,35 кВт). Различия этих расчетных и экспериментальных данных непревышают 0,1%.
Отмечено хорошее совпадение аналогичных данных и длядругих параметров и характеристик – продолжительности и максимальномудавлению впрыскивания, дымности ОГ, содержанию в отработавших газахоксидов азота.10.Полученныерасчетныеданныеподтверждаютвозможностьулучшения показателей дизеля Д50 при установке опытной системы типаЭСУВТ.01 за счет трансформации закона подачи топлива и увеличениядавлениявпрыскивания.Однакоулучшениепоказателейтопливнойэкономичности, дымности и токсичности ОГ, обусловленное этимифакторами, не очень значительное. В частности, при переходе от законаподачи штатной системы к закону топливоподачи опытной системыудельный эффективный расход топлива gе на номинальном режиме снизилсяс 205,1 до 203,9 г/(кВт·ч), т.е.
примерно на 0,6%. Более значимым факторомявляется возможность реализации оптимизированных законов управленияуглом опережения впрыскивания топлива, которую обеспечивает опытная160система. Приведенные ниже результаты экспериментальных исследованийпоказали, что использование системы ЭСУВТ.01 на дизеле типа Д50позволило снизить удельный эффективный расход топлива на 3 ,5-17% напозициях контроллера от 0 до 3 и на 0,9% – на четвертой и пятой позицияхконтроллера при оптимальных значениях УОВТ по сравнению с серийнойсистемой топливоподачи.161ГЛАВА 4. РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫЭЛЕКТРОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВОПОДАЧЕЙ4.1.
Статические и динамические характеристикисистем электронного управления дизелейФункциисовременныхсистемавтоматическогоуправленияирегулирования (САУ и САР) весьма разнообразны. Они предназначены, впервую очередь, для поддержания заданных параметров двигателей илиизменения их по требуемому закону. Одной из наиболее распространенныхзадач (целей) управления в дизельных двигателях является поддержаниепостоянства регулируемого параметров – частоты вращения коленчатоговала двигателя в условиях изменяющейся нагрузки. Эта задача реализуетсясистемой стабилизации частоты вращения (системой автоматическогорегулированиячастотывращения–САРЧ).Причем,кдизельнымдвигателям, работающим на электрический генератор переменного тока,предъявляются весьма жесткие требования к постоянству регулируемогоскоростного режима (частоты вращения вала двигателя), поскольку этопредопределяет постоянство частоты вырабатываемого электрического тока.Применительно к САРЧ первого класса точности ГОСТ 10511-83 допускаетнестабильность частоты вращения коленчатого вала таких двигателей науровне не более 0,6% от ее установившегося номинального значения [25].По мере усложнения задач управления на САУ и САР стали возлагатьдополнительные функции.
Современные механические и гидромеханическиерегуляторы транспортных и автотракторных дизелей кроме стабилизациискоростного режима осуществляют коррекцию топливоподачи в зависимостиот различных факторов: скоростного и нагрузочного режимов, давления итемпературы подаваемого в цилиндры воздуха, температуры и состава ОГ(ихдымностиитоксичности),сортатоплива(обеспечение162многотопливности) [29, 172, 177]. Отдельные задачи управления возлагаютсяна САУ и САР двигателей, адаптируемых к работе на различныхальтернативных топливах (природном газе, водороде, биотопливах и др.) [2,19, 61, 133, 188]. Кроме регулирования частоты вращения в современныхдизельныхдвигателяхвозникаютидругиезадачиуправленияирегулирования – регулирование характеристик систем топливоподачи (вчастности УОВТ), турбонаддува, газораспределения, охлаждения и др.
[29,43, 47, 93, 94, 98]. Разработаны комплексные системы взаимосвязанногоуправлениявсемиэлементамимобильныхустановок:двигателем,трансмиссией, системами жизнеобеспечения и др. [29, 107].Вместестемгидромеханическихвозможностирегуляторовсовременныхдизелеймеханическихограничены,ипоэтомусовершенствование САУ дизелем идет по пути использования электронныхрегуляторов на микропроцессорной базе. С применением электронныхрегуляторов САУ дизелями выходят на новый, качественно более высокийуровень, на котором целью управления становятся не просто стабилизациячастоты вращения выходного вала двигателя с ограниченной коррекциейнеобходимых параметров, а комплексная оптимизация работы дизельногодвигателя как основного элемента энергетической установки. При этомпоявляется возможность взаимосвязанной оптимизации скоростного инагрузочного режимов работы силовой установки [5, 59, 64, 65, 91, 111, 161].Современные показатели топливной экономичности и токсичности ОГтепловозных дизелей могут быть достигнуты с использованием именно такихСАУ и САР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
