«Модель экономичности машины с ДВС» д. т. н. , проф. Леонов И. В. , к. т. н. , доцент Барбашов Н. Н. (МГТУ и. Н. Э. Баумана) 2015
1. Схема • ДВС может развивать одинаковую мощность при различных сочетаниях скоростного и нагрузочного режимов, т. е. при разных расходах топлива.
2. Схема МА с ДВС Особую сложность представляет проектирование машин с дизельным двигателем, оборудованного системой автоматического регулирования скорости (САРС).
3. Общие критерии расхода энергии G = f(П) g = G(П) П η = КПД
• 4. Абсолютный и удельный расход энергии. G = g · П Оценка КПД для ДВС η = 3600 gе = G QH ·gе We QH - низшая теплота сгорания топлива. • Удельный расход энергии g = G П • где П – производительность машины (выработка продукции в единицу времени)
5. Оптимальная производительность По критерию удельного расхода топлива может быть найден и из условия равенства нулю первой производной g(П) = 0 где g min – минимальный удельный расход энергии Попт - абсцисса точки касания прямой, из начала координат, к кривой G = f(П)
6. Минимизация расхода энергии G Прирост удельного расхода по сравнению с минимальным
• 7. Аппроксимация абсолютного расхода энергии квадратичным сплайном Аппроксимация удельного расхода энергии
8. Аппроксимация абсолютного перерасхода энергии Абсолютный перерасход энергии ΔG(П) будет расти при удалении от оптимального по экономичности режима.
9. Пример МА при регулировании производительности П перепуском рабочего тела
10. Выбор установленной в МА мощности ДВС • Номинальная мощность установленного ДВС выбирается исходя из времени разгона, она оказывается заведомо большей, чем это необходимо для работы на установившемся режиме.
11. Динамика цикла разгона
12. Изменение КПД и Тразгона в цикле «разгонторможение»
13. Параметрическая характеристика ДВС с турбонадувом • 1 - экологическая характеристика С (Мэк, ωэк) • 2 - внешняя • 3 - предельная регуляторная • 4 -корректорная
14. Алгоритм системы управления ДВС по экономичности • r - отклонение переходного режима от точки минимального расхода топлива
15. Минимизация отклонения rmin переходного режима от наиболее экономичного режима работы ДВС
• 16. Применяемая на дизелях САРС Исследования в МГТУ им. Н. Э. Баумана введения в САРС положительной обратной связи по давлению надувочного воздуха в систему автоматического регулирования скорости (САРС). М 1 – экологическая характеристика двигателя 26 Н 2 – внешняя характеристика 3 - предельная регуляторная характеристика 4 – характеристика сопротивления η
17. Система управления экономичности дизеля с турбонаддувом
• 18. Выводы: • 1. Основными факторами, вызывающими снижение экономичности МА с ДВС в эксплуатационных условиях, является не оптимальный выбор номинальной мощности и использование САРС, не предназначенной для управления ДВС по экономической характеристике • 2. Управления ДВС на переходных режимах по экономической характеристике и возможно при настройке системы управления на минимизацию удалённости переходного режима работы от точки минимального удельного расхода топлива • 3. В дизелях с турбонаддувом система управления экономичности может быть построена на базе САРС с введением корректирующего импульса по давлению наддува. • 4. В дизель – генераторах и тепловозных дизелях в качестве импульса управления по нагрузке целесообразно использовать электрический сигнал тока электрогенератора.
• 19. Литература • • 1. Машиностроение. Энциклопедия, Ред. Совет: К. В. Фролов (пред. ) и др. – М. : Машиностроение. Двигатели внутреннего сгорания. Т. IV – 14 / Под общ. ред. А. А. Александрова и Н. А. Иващенко. 2013. 784 с. : илл. • 2. И. В. Леонов. Теория механизмов и машин. - М. : Высшее образование, 2009, -239 с. • 3. Епишин А. Ю. - К вопросу экономичности автономного подвижного состава путем совершенствования управления силовыми установками - Естеств. и техн. науки. 2012, N 6, с. 285 -288. Рус. ; рез. англ. ISSN 1684 -2626 • 4. Чеботарев М. А. - Математическое моделирование работы дизель-генератора тепловоза в переходных режимах - Труды 9 Научно-практической конференции "Безопасность движения поездов", Москва, 2008. М. : МИИТ. 2008, с. V/6 -V/7. Библ. 2. Рус. ISBN 978 -5 -7876 -0137 -4 • 5. Cerri T. , Onorati A. , Mattarelli E. (University of Modena and Reggio Emilia, Italy) - Анализ работы маломощного высокооборотного дизеля на основе разработанной математической модели сгорания. 1 D engine simulation of a small HSDI diesel engine applying a predictive combustion model - Trans. ASME. J. Eng. Gas Turbines and Power. 2008. 130, N 1, с. 012802/10, 18 ил. , 1 табл. Библ. 31. Англ. ISSN 0742 -4795 • 6. Vermonet Claire, Souchon Vincent, Metssonnier Guillaume (Cabinet Grynwald) - Дизель с устройством регулирования расхода впрыскиваемого топлива. Moteur Diesel muni d'un dispositif de controle du debit d'injection de carburant - Заявка 2846373 Франция, МПК {7} F 02 D 41/38, F 02 D 41/40. Peugeot citroen automobiles SA Delphi technologies. N 0213502; Заявл. 29. 10. 2002; Опубл. 30. 04. 2004. Фр. FR. • 7. Улучшение эксплуатационных показателей ДВС: Материалы 4 -й международной научно-практической конференции «Наука-технология-энергосбережение» . Сборник научных трудов. – Киров: Вятская ГСХ, 2011. 210 с.