Формирование статических характеристик дизельного двигателя

Использование современных систем топливоподачи и электронных блоков для управления дизельным двигателем позволяет ему формировать характеристики, ориентированные на конкретных потребителей энергии. В этих условиях вид характеристик двигателя определяется работой системы воздухоснабжения. Рассмотрено формирование статических характеристик перспективного дизельного двигателя Д500 для тепловозных и судовых энергетических установок. Моделирование режимов работы дизеля выполнено на компьютерных моделях в программных комплексах MATLAB/Simulink и Дизель-РК. Приведены варианты протекания внешней скоростной характеристики дизеля при различных способах регулирования турбокомпрессора: использовании турбины изменяемой геометрии и регистровом наддуве. Ограничение подачи топлива проведено по коэффициенту избытка воздуха и максимальному давлению в цилиндрах двигателя. Для турбины изменяемой геометрии получена матрица положений лопаток направляющего аппарата из условия оптимизации режимов дизеля по топливной экономичности. Показаны возможности получения экономической характеристики дизеля, на режимах которой в тепловозных и судовых энергетических установках достигается минимальный расход топлива.

Литература

[1] Леонов И.В. Алгоритм управления экономичностью силового агрегата с дизельным двигателем. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2018, № 1(118), с. 83–91, doi: 10.18698/0236-3941-2018-1-83-91

[2] Надеев А.И., Буй Н.Х., Головко С.В., Свирепов Ф.В. Моделирование судового дизеля как объекта управления на базе нечеткой логики. Вестник АГТУ. Сер. Морская техника и технология, 2012, № 1, с. 109–116.

[3] Kadu C.B., Patil C.Y. Design and Implementation of Stable PID Controller for Interacting Level Control System. Procedia Computer Science, 2016, vol. 79, pp. 737–746, doi: 10.1016/j.procs.2016.03.097

[4] Liebherr D9512. URL: https://www.liebherr.com/shared/media/components/documents/combustion-engines/liebherr-combustion-engines-product-line-brochure-en-web.pdf (accessed 14 June 2019)

[5] Коломенский завод. Дизельный двигатель Д500. URL: http://www.kolomnadiesel.com/catalog/diesels/section_detail.php?SECTION_ID=18 (дата обращения 14 июля 2018).

[6] MATLAB. Simulink. URL: https://matlab.ru/products/simulink (дата обращения 14 июня 2019).

[7] Malastowsky N.S., Barchenko F.B., Grekhov L.V., Kuleshov A.S. Shaping of injection rate for reducing emission level of high-speed engine. International Journal of Applied Engineering Research, 2016, vol. 11(23), pp. 11189–11198.

[8] ABB TPR56. URL: https://new.abb.com/turbocharging/turbochargers/tpr (дата обращения 14 июня 2019).

[9] Di Sarli V., Di Benedetto A. Modeling and simulation of soot combustion dynamics in a catalytic diesel particulate filter. Chemical Engineering Science, 2015, vol. 137, pp. 69–78, doi: 10.1016/j.ces.2015.06.011

[10] Di Sarli V., Landi G., Lisi L., Saliva A., Di Benedetto A. Catalytic diesel particulate filters with highly dispersed ceria: Effect of the soot-catalyst contact on the regeneration performance. Applied Catalysis B: Environmental, 2016, vol. 197, pp. 116–124, doi: 10.1016/j.apcatb.2016.01.073

[11] Kim G., Moon S., Lee S., Min K. Numerical Analysis of the Combustion and Emission Characteristics of Diesel Engines with Multiple Injection Strategies Using a Modified 2-D Flamelet Model. Energies, 2017, vol. 10, no. 1292, doi: 10.3390/en10091292

[12] Feneley A., Pesyridis A., Andwari A. Variable Geometry Turbocharger Technologies for Exhaust Energy Recovery and Boosting. A Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016, vol. 71, pp. 959–975, doi: 10.1016/j.rser.2016.12.125

[13] Park Y., Park I., Min K., Sunwoo M. Model-Based feedforward control of the VGT in a diesel engine based on empirical models of compressor and turbine efficiencies. International Journal of Automotive Technology, 2015, vol. 16, no. 4, pp. 561−570, doi: 10.1007/s12239-015-0057-7

[14] Lee W., Schubert E., Li Y., Li S., Bobba D., Sarlioglu B. Overview of Electric Turbocharger and Supercharger for Downsized Internal Combustion Engines. IEEE Transactions on Transportation Electrification, 2017, vol. 3, pp. 36–47, doi: 10.1109/TTE.2016.2620172

[15] Altosole M., Campora U., Figari M., Laviola M., Martelli M. A Diesel Engine Modelling Approach for Ship Propulsion Real-Time Simulators. Journal of Marine Science and Engineering, 2019, vol. 7, doi: 138. 10.3390/jmse7050138

[16] Boccardo G., Millo F., Piano A., Arnone L., Manelli S., Fagg S., Gatti P., Herrmann O.E., Queck D., Weber J. Experimental investigation on a 3000 bar fuel injection system for a SCR-free non-road diesel engine. Fuel, 2019, vol. 243, pp. 342–351, doi: 10.1016/j.fuel.2019.01.122