Диссертация (1024783), страница 7
Текст из файла (страница 7)
В этом случае автомобильные двигатели до 90 %времени работают на неустановившихся режимах [29, 225, 230, 237]. Работадвигателя на таких режимах характеризуется значительными отличиямипараметров двигателя от соответствующих значений на установившихсярежимах.Современныемагистральныеиманевровыетепловозытакжеоснащаются почти исключительно дизельными двигателями (турбовозы сгазотурбиннымидвигателямипрактическинеиспользуются).Работатепловозных дизелей в эксплуатационных условиях характеризуется частымии резкими изменениями скоростных и нагрузочных режимов [41, 67, 183, 202,209]. Смена режима работы тепловозного двигателя может быть вызванацелым рядом факторов, среди которых можно выделить изменения скоростидвижения поезда, профиля пути, массы состава, направления и силы ветра[65, 203, 205]. На работу тепловозного двигателя также оказывают влияниетемпература и давление окружающего воздуха, свойства применяемоготоплива.Любоеизменениескоростногоинагрузочногорежимовсопровождается переходным процессом в двигателе, т.е.
переходом изодного установившегося состояния в другое под влиянием управляющих иливозмущающих воздействий. В зависимости от характера и величиныизменения нагрузки и частоты вращения коленчатого вала тепловозногодвигателя его переходные процессы можно разделить на два типа [93, 120]:45- переходные процессы, связанные со значительными изменениями нагрузкии частоты вращения коленчатого вала двигателя при переводах рукояткиконтроллера машиниста из одного положения в другое;- переходные процессы, связанные с колебаниями нагрузки при неизменномположении контроллера.
Такие колебания возникают в связи с изменениямивнешних условий или мощности вспомогательных агрегатов силовойустановки тепловоза (включение или выключение тормозного компрессора,вентиляторов и т.д.).Переходные процессы первого типа возникают в двигателе из-засущественных изменений условий эксплуатации тепловоза, которые требуютизмененияскоростногоинагрузочногорежимовдвигателяпутемперемещения рукоятки контроллера машинистом. Переходные процессывторого типа обусловлены изменениями внешних условий, приводящими квозникновению незначительных несоответствий в системе «двигательпотребитель».Этинесоответствиякорректируютсясистемойавтоматического регулирования или управления (САР или САУ) частотывращения и мощности двигателя без вмешательства машиниста [29, 67].
Привозникновении переходных процессов второго типа технико-экономическиепоказатели тепловозных двигателей изменяются в меньшей степени, чем припоявлении переходных процессов первого типа.По данным ряда исследований в условиях реальной эксплуатациитепловозовпродолжительностьпереходныхпроцессоввдвигателесоставляет: для дизель-генераторов магистральных тепловозов – 5-20% отвсего времени работы, а для дизель-генераторов маневровых тепловозов –25-40% [22, 120]. Эти данные получены при учёте переходных процессовтолько первого типа, которые приводят к наиболее существенномуухудшению индикаторного КПД дизельного двигателя ηi.
С учётомпереходныхпроцессоввторогостановится еще более значительной.типаихобщаяпродолжительность46Таким образом, частая смена скоростного и нагрузочного режимовособенно характерна для двигателей маневровых тепловозов. Но и вдвигателяхмагистральныхтепловозовнаблюдаютсяпостоянныесинтервалом 1-6 мин изменения режимов, даже при движении поезда посравнительно несложному участку пути (Рис. 1.11) [120].Рис.
1.11. Изменения положения контроллера, вызывающие изменениярежимов работы двигателя магистрального тепловоза при его эксплуатациина перегонеПредставленные на Рис. 1.11 данные свидетельствуют о том, что врассматриваемыхусловияхэксплуатациидвигателямагистральноготепловоза положение контроллера изменяется в среднем 6-7 раз в течение 10минут. При этом возникают переходные процессы наброса и сбросанагрузки, в которых подача топлива может изменяться в диапазоне от 0 до100%.
Следует также отметить, что в общем случае для магистральныхтепловозов длительность работы дизеля на номинальном режиме не являетсяопределяющей. Обычно продолжительность работы на этом режиме непревышает 50% от всего времени эксплуатации. В среднем длительностьработы двигателей магистральных тепловозов на режимах холостого ходасоставляет около 40 %, а на неустановившихся режимах – более 20 % всеговремени работы.47Вцелом,исследованияработыдизелейтепловозовразличногоназначения показывают, что число переключений позиций контроллера (сменрежимов) за час работы для дизелей грузовых поездов в среднем составляет50-90, пассажирских – 110-115, маневровых – до 130 [120]. Частая сменаскоростных и нагрузочных режимов работы наиболее характерна длядизельных двигателей маневровых тепловозов.
Причем, основную долюэксплуатационных режимов этих двигателей составляют неустановившиесярежимы [14, 22, 120, 169]. Так, режимометрирование дизеля модели Д50 (6ЧН 31,8/33) маневрового тепловоза типа ТЭМ в реальных эксплуатационныхусловиях дало следующие результаты.
На режимы холостого ходаприходится около 32% всего времени эксплуатации исследуемого дизеля, ана неустановившиеся режимы – 49%. Стоянке тепловоза с заглушеннымдизельным двигателем соответствует 19% времени [120]. Еще однохарактерное для указанных условий распределение времени работы дизеляманеврового тепловоза по интервалам мощности представлено на Рис. 1.12[103].
Оно свидетельствует о значительной доле (более 50 %) режимовхолостого хода (х/х) в общем распределении режимов работы дизеля.Рис. 1.12. Распределение времени работы t дизеля маневрового тепловоза поинтервалам мощности Ne48Указанные особенности распределения режимов дизельных двигателейманевровых тепловозов необходимо учитывать при создании и исследованииразличных САР или САУ, систем топливоподачи, которые оснащаютсяуказанными САР и САУ, и оценке эффективности их использования втепловозных дизелях.1.3.
Типы систем топливоподачи дизелейтранспортного назначенияДля дизельных двигателей транспортного назначения, работающих вшироком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов, эффективнымсредствомсовершенствованияихпоказателейявляетсяприменениемикропроцессорных САР и САУ [29, 78, 122]. При этом в современныхдизелях широкое распространение нашли, в первую очередь, системырегулирования и управления топливоподачей. Следует отметить, чтосистемы топливоподачи дизелей весьма разнообразны. Основным признакомихклассификацииявляетсяспособсозданиявысокогодавлениявпрыскивания и наличие или отсутствие трубопроводов высокого давления[29, 222].
По этому признаку классификации можно выделить аппаратуруразделенного типа, в которой топливный насос высокого давления (ТНВД) ифорсунки соединены нагнетательными трубопроводами. Топливные системынеразделенного типа содержат насос-форсунки, в которых ТНВД и форсункаобъединены в одном узле. В аккумуляторных системах топливоподачивысокое давление топлива создается в аккумуляторе, откуда оно черезкороткие топливопроводы подается к форсункам.
Особенности управленияпроцессом топливоподачи в перечисленных системах можно рассмотреть посхемам электронных систем управления топливоподачей транспортных49дизелей с топливной аппаратурой различных типов, представленным на Рис.1.13 [29, 42, 78, 96, 122, 187].Рис. 1.13. Типы электронных САР и САУ топливоподачей транспортныхдизелей с топливной аппаратурой разделенного типа (а), с аккумуляторнымисистемами топливоподачи (б) и с аппаратурой неразделенного типа (в)50В системах топливоподачи разделенного типа для создания высокогодавлениявпрыскиванияобычноиспользуютсятопливныенасосызолотникового типа с механическим приводом плунжеров, соединенныепротяженными топливопроводами с форсунками. Дозирование топлива иуправление топливоподачей обычно осуществляется непосредственно внасосной секции ТНВД. Такое управление осуществляется механическими,гидромеханическими и электронными регуляторами, воздействующими надозирующую рейку ТНВД.
Используются и регуляторы угла опережениявпрыскивания топлива (УОВТ). При электронном управлении процессомтопливоподачи информация о двигателе от датчика 1 (Рис. 1.13,а) частотывращения коленчатого вала, датчика 2 положения рычага управления,датчика 3 положения дозирующей рейки, датчика 4 УОВТ и рядадополнительных датчиков поступает в электронный блок 5 регулятора. Наоснованиипоступающихсигналовсиспользованиемзаложенныхвзапоминающем устройстве микропроцессора требуемых законов управленияв блоке 5 определяются требуемые значения цикловой подачи топлива (ЦПТ)и УОВТ. Эти значения сравниваются с действительными значениями,получаемыми от датчиков 3 и 4.
При наличии рассогласования блок 5формирует управляющие сигналы Uh* и U* на исполнительные устройства 6и 7, воздействующие на дозирующую рейку и орган управления УОВТсоответственно. Такая схема САР позволяет сохранить без измененийконструкцию ТНВД 8 и форсунок 9.В аккумуляторных системах топливоподачи ТНВД поддерживаетвысокое давление в аккумуляторе, а функции дозирования и управленияУОВТ возлагаются на форсунку. Поскольку отпадает необходимостьдозирования топлива в ТНВД, могут быть использованы более простыетопливные насосы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
