Управление машинного агрегата с ДВС по экономической характеристике

Экономичность машинного агрегата (МА) — одна из важнейших его характеристик. Особую сложность представляет проектирование МА с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), так как этот тип двигателя может развивать одинаковую мощность при различных сочетаниях скоростного и нагрузочного режимов. В связи с этим для снижения расхода топлива на переходных режимах при эксплуатации необходимо управление ДВС по экономической характеристике. Основные динамические и экономические свойства МА закладываются в процессе его проектирования при выборе мощности двигателя и передаточного числа редуктора или коробки передач. Последующие расчеты деталей по критериям прочности и долговечности, как правило, не влияют на динамические качества МА и расход энергии при эксплуатации, если при этих расчетах не происходит значительного увеличения подвижных масс. На удельный расход топлива МА оказывает влияние ряд факторов: КПД рабочей машины, КПД двигателя, передаточное число. Первое условие возможности повышения экономичности МА в процессе проектирования — выбор экономичных двигателя и рабочей машины. Данное условие является необходимым, но недостаточным, его выполнение обеспечивает только потенциальную возможность повышения экономичности МА. Для практической реализации этой возможности необходимо совмещение экономичных режимов двигателя и рабочей машины путем выбора оптимального передаточного числа. В эксплуатационных условиях с этой целью управление МА осуществляется с помощью ЭВМ. Разработан алгоритм оптимального управления дизельного двигателя по критерию экономичности. Проведенные исследования показали, что минимизация расхода топлива МА может быть обеспечена по его экономической характеристике путем выбора оптимального передаточного числа с одновременным воздействием на систему управления скорости дизельного двигателя. Результаты исследования были использованы при создании принципиально новой двухимпульсной системы управления дизеля с турбонаддувом Челябинского тракторного завода, испытания которой подтвердили правильность разработанного алгоритма оптимального управления дизельного двигателя по критерию экономичности.

Литература

[1] Александров А.А., Иващенко Н.А., ред. Машиностроение. Энциклопедия. Двигатели внутреннего сгорания. Т. IV – 14. Москва, Машиностроение, 2013. 784 с.

[2] Леонов И.В. Теория механизмов и машин. Москва, Высшее образование, 2009. 239 с.

[3] Епишин А.Ю. К вопросу экономичности автономного подвижного состава путем совершенствования управления силовыми установками. Естественные и технические науки, 2012, № 6, с. 285–288.

[4] Чеботарев М.А. Математическое моделирование работы дизель-генератора тепловоза в переходных режимах. Тр. 9 Научн.-практ. конф. Безопасность движения поездов. Москва, 2008, МИИТ, с. V/6-V/7.

[5] Cerri T., Onorati A., Mattarelli E. 1D engine simulation of a small HSDI diesel engine applying a predictive combustion model. Journal of Engineering for Gas Turbines & Power, 2008, vol. 130, iss. 1, pp. 012802/1–012802/10, article no. 012802.

[6] Vermonet Claire, Souchon Vincent, Metssonnier Guillaume Moteur Diesel muni d’un dispositive de controle du debit d’injection de carburant. Patent Fr. no. 0213502, MPK {7} F 02 D 41/38, F 02 D 41/40, 2004.

[7] Барбашов Н.Н., Леонов И.В. Основы проектирования машин по динамическим и экономическим показателям. Улучшение эксплуатационных показателей ДВС: Материалы 4-й Междунар. научн.-практ. конф. Наука–технология–энергосбережение. Сб. науч. тр. Киров, Вятская ГСХА, 2011. С. 158–163.