Теоретичні основи управління подачею палива і повітря в дизелях з газотурбінним наддувом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний транспортний університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Теоретичні основи управління подачею палива і повітря в дизелях з газотурбінним наддувом

Лісовал А.А.

Спеціальність 05.05.03 - двигуни та енергетичні установки

Київ - 2011

Вступ

Актуальність теми. Світові тенденції удосконалення автотракторних дизелів вимагають підвищення ефективності систем паливоподачі та газотурбінного наддуву, узгодження їх характеристик. Комплексний взаємозв'язок між цими системами забезпечують системи автоматичного управління (САУ) і регулювання (САР) з відповідними алгоритмами. Більшість сучасних конструктивних рішень в напрямку покращення паливної економічності і зменшення токсичності відпрацьованих газів (ВГ) передбачає використання САУ і САР на базі мікропроцесорних технологій.

В Україні експлуатуються дизелі з системами паливоподачі і мікропроцесорним управлінням фірм R.Bosch, Lucas, Caterpillar, ЯЗТА і ЯЗДА та інших. Програмне забезпечення для мікропроцесорного регулятора (МР) є інтелектуальною власністю фірм розробників і виробники вимагають сервісного обслуговування своїх електронних систем управління.

Теоретичні роботи В.І. Крутова, М.І. Левіна, К.Є. Долганова, Ф.І. Пінського, О.А. Грунауера, І.Д. Долгіх забезпечили основу переходу від механічних та механіко-гідравлічних систем автоматичного регулювання частотою обертання колінчастого вала (САРЧ) дизеля до електричних і далі до електронних. Теоретичні і експериментальні дослідження електронних регуляторів різних поколінь та їх складових елементів виконували Л.В. Грехов, М.Г. Попович, С.М. Пересада, Л.Н. Голубков, Г.В. Мельник, В.М. Лобастов, А.В. Козлов, В.І. Маракін, конструкторські та науково-дослідні колективи ХКБД, НТУ "ХПІ", ХНАДУ (м. Харків), Національного транспортного університету (НТУ).

Підвищення ефективності паливних систем і агрегатів наддуву, вимоги до показників паливної економічності та токсичності ВГ в сучасних автотракторних дизелях, свідчать про необхідність в Україні удосконалення методики розробки САР дизелів для кількох регульованих параметрів на базі мікропроцесорних систем, обґрунтування і накопичення вихідних даних для проектування і створення електронного блока керування та програмного забезпечення для нього. Вирішення цих завдань неможливе без розробки і використання математичних моделей.

Актуальною є проблема розробки науково-технічних основ застосування зв'язаного управління системами паливоподачі і газотурбінного наддуву при використанні мікропроцесорних технологій для поліпшення характеристик та показників паливної економічності та токсичності ВГ автотракторних дизелів.

Практичне використання розроблених науково-технічних рішень, методики розробки мікропроцесорної САР дизеля, алгоритмів управління і рекомендацій для їх застосування дозволить подолати відставання у комплексній автоматизації управління та регулювання процесами та підвищить конкурентоспроможність дизелів українського виробництва.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обраний напрям дисертаційного дослідження відповідає: Державній програмі розвитку двигунобудування України на 1996-2000 рр.; конкурсним проектам Міністерства освіти і науки України "Вирішення проблеми екобезпеки автомобільного транспорту шляхом використання альтернативних видів палива і створення систем живлення автомобільних двигунів для роботи на цих паливах" в 2000 р. (ДР№ 0100U002441), "Покращення паливної економічності та екологічних показників транспортних засобів вдосконаленням систем живлення та регулювання їх двигунів" в 2003-2005 рр. (ДР№ 0103U000431), "Покращення експлуатаційних показників автотракторних двигунів оптимізацією показників систем живлення та регулювання" в 2006-2008 рр. (ДР№ 0106U000694) ), "Дослідження та удосконалення автоматичних систем регулювання транспортних дизелів" в 2009-2010 рр. (ДР№ 0109U002151); держбюджетній темі "Розробка регуляторів частоти обертання для нових українських автомобільних дизелів і оптимізація їх параметрів на математичних моделях" в 1994 р. (ДР№ 0194U001967); господарчим темам: з ВАТ "ЧЗПА" в 1992-1994, 1995 рр. (ДР№ 0194U013082, ДР№ 0194U006434, ДР№ 0196U023218); з КТВОавтотрансу "Дослідження та розробка дизеля з горизонтальним розташуванням циліндрів для застосування на міських автобусах особливо великої місткості типу “Ікарус” в м. Києві, а в подальшому на автобусах вітчизняного виробництва такого ж класу" в 2000-2001 рр. (ДР№ 0100U004329, ДР№ 0101U002575); роботам проблемної науково-дослідної лабораторії кафедри "Двигуни та теплотехніка" НТУ за темою "Створення електронної системи автоматичного управління транспортних газодизелів" в 1992-1993 рр. (ДР№ 0191.0015845) та держбюджетній тематиці кафедри "Двигуни та теплотехніка" НТУ за 1994-2010 рр. В усіх перерахованих вище роботах здобувач був виконавцем.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка теоретичних основ автоматичних систем зв'язаного управління подачею палива і газотурбінним наддувом при використанні мікропроцесорних технологій для поліпшення характеристик, показників паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів автотракторних дизелів.

Для досягнення мети в роботі були поставлені такі основні завдання:

1. За літературними джерелами обґрунтувати необхідність розробки теоретичних основ зв'язаного управління подачею палива і повітря автотракторних дизелів з газотурбінним наддувом (ГТН).

2. Розробити методику створення систем автоматичного регулювання частотою обертання колінчастого вала дизеля з ГТН, реалізувати її при розробці універсального механічного регулятора для ПНВТ моделей 435 і 635 вітчизняного виробництва. Отримати теоретичні та практичні результати при дослідженні універсального механічного регулятора.

3. Розробити вимоги для електронних регуляторів дизеля, методику створення мікропроцесорної САР та виконати етапи проектування макетного і експериментального зразка МР дизеля. Провести фізичне моделювання структурних складових МР. Отримати теоретичні та практичні результати при дослідженні МР і акумуляторної системи паливоподачі.

4. Розробити математичну модель САРЧ дизеля з ГТН, різними типами

регуляторів і відповідні розрахункові алгоритми. Перевірити на стадії проектування САР дизеля з ГТН відповідність математичної моделі реальним об'єктам досліджень.

5. На стадії проектування автомобільної модифікації вітчизняного дизеля виконати розрахункові дослідження перехідних процесів в силовому агрегаті колісного транспортного засобу за різних настроювань: паливної апаратури; систем газотурбінного наддуву; САРЧ дизеля.

6. Дослідити та розробити рекомендації шляхів поліпшення зовнішньої швидкісної характеристики автомобільного дизеля. Дослідити імпульсні системи наддуву, визначити експериментальні вихідні дані для проектування і розробки системи автоматичного регулювання тиску наддуву (САРТисН).

7. Розробити алгоритм управління мікропроцесорного регулятора з двоконтурним регулюванням подачами палива і повітря та розробити рекомендації для реалізації зв'язаного регулювання.

Об'єкт дослідження - статичні та динамічні процеси в системах автоматичного регулювання частотою обертання колінчастого вала і тиском наддуву повітря в автотракторних дизелях.

Предмет дослідження - раціональні показники САРЧ і САРТисН для підвищення паливної економічності та зменшення димності ВГ, для поліпшення характеристик автотракторних дизелів з урахуванням експлуатаційного призначення.

Методи дослідження - методи системного аналізу для розробки функціональних, структурних і принципових схем САР дизеля та для розробки алгоритмів розрахунку і регулювання, експериментальне визначення вихідних даних для математичних моделей із застосуванням методики планування багатофакторного експерименту, числовий метод Рунге-Кутта для вирішення систем диференціальних рівнянь, імовірносно-статистичні методи при обробці результатів розрахунково-експериментальних досліджень.

В теоретичних дослідженнях використано методи математичного моделювання з наступним порівнянням результатів розрахунку і експерименту, теоретичні висновки і науково-технічні рішення розроблені після узгодження з відомими результатами.

В експериментальних дослідженнях дизеля дотримано регламент державних стандартів на визначення швидкісних і навантажувальних характеристик, в дослідженнях МР здійснено цифровий запис перехідних процесів в режимі реального часу за допомогою програмно-вимірювального комплексу на базі експе-риментального мікропроцесорного регулятора.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в:

1. Вперше для вітчизняних автотракторних дизелів розроблено :

- теоретичні основи обґрунтування етапів і послідовності процесу створення вітчизняних електронних регуляторів дизелів;

- науково-технічні основи автоматичного регулювання для мікропроцесорного регулятора, який забезпечує дворежимне регулювання частотою обертання колінчастого вала і пристосованість до відповідного експлуатаційного режиму;

- теоретичні основи мікропроцесорного автоматичного регулювання дизеля з двома контурами зв'язаного регулювання подачами палива і повітря та зворотними зв'язками за положенням вихідних валів виконавчих механізмів.

2. Обґрунтуванні напрямів удосконалення нерегульованого ГТН автомобільного дизеля на підставі комплексних теоретичних досліджень розганяння колісного транспортного засобу з переключенням передач за різних настроювань регулятора ПНВТ та зменшенням інерційності турбокомпресора.

3. Подальшому розвитку математичних моделей:

- універсального механічного регулятора з поширенням безперервного інтегрування на всю структурну ланку;

- електронного регулятора з визначенням вихідних даних для виконавчого механізму на базі електродвигуна постійного струму.

4. Удосконаленні процесу створення автоматичних систем регулювання для вітчизняних автотракторних дизелів:

- прогнозуванням характеристик і параметрів дизеля моделюванням роботи на колісному транспортному засобі;

- прогнозуванням зовнішньої швидкісної характеристики дизеля при моделюванні регульованого наддуву комплексним впливом на ефективний прохідний переріз турбіни і настроювання коректорів регулятора.

Наукові положення роботи:

- теоретичною основою програмного забезпечення МР автотракторного дизеля є алгоритми розрахунку безрегуляторних і регуляторних гілок універсального механічного регулятора;

- при інтенсивному розганянні автомобіля з переключенням передач система нерегульованого ГТН не досягає значень зовнішньої швидкісної характеристики незалежно від способу регулювання циклової подачі палива;

- кусочно-лінійне управління зміною площі розгінної ділянки газової турбіни з урахуванням частоти обертання дизеля і положення електронної педалі забезпечує розширення ділянки мінімальної питомої витрати палива на зовнішній швидкісній характеристиці.

Практичне значення одержаних результатів полягає в:

1. Розробці універсального механічного регулятора для паливних насосів моделей 435 і 635 вітчизняного виробництва. Розробці принципової схеми і конструкції універсального механічного регулятора, яка спільно з конструкторами ВАТ "ЧЗПА" захищена патентами України на винахід і корисну модель.

2. Результатах статичного розрахунку експериментальної акумуляторної системи паливоподачі для дизеля 4ЧН12/14 із застосуванням традиційного рядного ПНВТ з електронним регулюванням паливоподачею в залежності від тиску в паливному акумуляторі.

3. Результатах фізичного моделювання структурних складових МР (датчиків, електронного блока керування, виконавчого механізму). Розробці загальних вимог до електронного регулятора дизеля.

4. Розробці методики створення електронного регулятора та безпосеред-ньо експериментального зразка МР, конструкція якого захищена патентом

України на винахід. Розробці програмно-вимірювального комплексу, яка захищена патентом України на корисну модель.

5. Розробці розрахункових алгоритмів для математичних моделей регуляторів різного типу і вихідних даних для них, що є науково-технічною основою для створення програмного забезпечення МР. Застосуванні при моделюванні програмного комплексу MATLAB/Simulink для скорочення часу проектування мікропроцесорних САР і кількості безмоторних і стендових випробовувань.

6. Результатах визначення за розробленою методикою вихідних даних моделі електронного регулятора: електромеханічної сталої часу; коефіцієнта підсилення електродвигуна постійного струму; пропорційної та інтегральної складових ПІД-регулятора виконавчого механізму.

7. Результатах моделювання віртуального розганяння автобусів ЛАЗ з дизелями 4ЧН12/14 і 6ЧН12/14 за різних настроювань: паливної апаратури, систем газотурбінного наддуву, САРЧ дизеля.

8. Результатах розрахункового моделювання регульованого наддуву для поліпшення зовнішніх швидкісних характеристик дизелів зміною ефективної пропускної здатності турбіни і результатах стендових досліджень на дизелі 4ЧН12/14.

9. Результатах порівняльного аналізу показників роботи дизеля 6ЧН12/14 з імпульсною системою ГТН та різними площами перерізу розгінної ділянки турбіни = 1700, 1900 і 2100 мм2. Рекомендаціях для застосування турбокомпресора К27 з двовхідним корпусом турбіни.

10. Розробці рекомендацій до застосування алгоритму управління мікроконтролера дизеля з двоконтурним зв'язаним автоматичним регулюванням подачами палива і повітря.

Результати наукових досліджень впроваджені і використовуються в ВАТ "Чугуївський завод паливної апаратури" (м. Чугуїв, Харківської обл.), прийняті до впровадження в ТОВ "Представницька фірма Інституту Газу" (м. Київ), включені до навчального посібника "Автоматичне регулювання двигунів внутрішнього згоряння" (автори Долганов К.Є., Лісовал А.А.), використовуються в навчальному процесі в НТУ при підготовці аспірантів і студентів за фахом - двигуни внутрішнього згоряння.

Особистий внесок здобувача. При виконанні дисертаційного дослідження здобувачем особисто:

- проведено аналіз основних напрямів удосконалення автотракторних дизелів, обґрунтовано необхідність застосування мікропроцесорних САР;

- розроблено методику створення мікропроцесорної САР дизеля, визначення вихідних даних для математичної моделі експериментального МР та вимоги до електронних регуляторів [1, 40, 43];

- адаптовано математичну модель САРЧ дизеля з ГТН у складі колісного транспортного засобу до об'єктів експериментальних досліджень, удосконале-но алгоритми розрахунку механічного регулятора, системи ГТН;

- розроблено математичну модель мікропроцесорного регулятора;

- виконано розрахункові дослідження на математичних моделях, про-ведено аналіз результатів [4, 5, 33, 51, 56];

- приймав безпосередню участь в: стендових дослідженнях експериментальних систем на дизелі 4ЧН12/14, безмоторних випробуваннях універсального механічного регулятора на ПНВТ моделі 435, безмоторних і моторних дослідженнях складових МР та експериментального зразка МР в цілому, проведено аналіз результатів [9-11, 34, 42, 54];

- проведено аналіз результатів моторних досліджень імпульсних систем газотурбінного наддуву для дизеля 6ЧН12/14 [3, 13, 23, 31, 37];

- в процесі розробки універсального механічного регулятора виконано статичні розрахунки різних варіантів регулятора, за визначеними параметрами пружин зроблені компонування регулятора [2, 21, 29, 32, 46];

- в процесі розробки принципової схеми акумуляторної системи паливоподачі для дизеля 4ЧН12/14 запропоновано блок клапанів між ПНВТ і паливним акумулятором [12, 38];

- розроблено принципову схему експериментального зразка МР, запропоновано кінематичне з'єднання виконавчого механізму з рейкою ПНВТ, сформульовані ідеї та формули винаходу, корисних моделей;

- розроблено алгоритм управління експериментального дворежимного МР, запропоновано використання програмно-вимірювального комплексу (ПВК) для дослідження статичних і динамічних процесів в дизелі та для апробації програмного забезпечення МР [22];

- теоретично обґрунтовано необхідність зв'язаного автоматичного регулювання в дизелі з ГТН контурами палива і повітря, розроблено функціональну схему такої двоконтурної САР і алгоритм управління мікроконтролером;

- узагальнено результати досліджень, зроблено висновки і рекомендації.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень, які включені в дисертацію, доповідалися на IX і XIV міжнародних Конгресах двигунобудівників (Київ - Харків - Рибаче) в 2004, 2009 рр., на XII, XIV, XV, XVII міжнародних щорічних науково-технічних конференціях SAKON (м. Жешув, Республіка Польща) в 2001, 2003, 2004, 2006 рр., на міжнародних науково-технічних конференціях Motauto (Софія - Пловдів, Болгарія) в 1998, 1999 р., на другій та третій науково-технічних конференціях "Луканинское чтение. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе" (МАДИ (ГТУ), м. Москва) в 2005, 2007 рр., міжнародному симпозіумі "Образование через науку" (МГТУ им. Н.Э. Баумана, м. Москва) в 2005 р., на конференціях "Ресурсозбереження і нові технології" у Таврійській державній агротехнічній академії (м. Мелітополь) в 1995, 1997-1999 рр., на науково-практичній конференції “Вищі навчальні заклади - Києву” (м. Київ) в 2004 рр., на науково-технічних конференціях Кременчуцького державного політехнічного університету (м. Кременчук) в 2002, 2004, 2006 рр., Вінницького державного аграрного університету (м. Вінниця) в 1994, 2006 р., Національного транспортного універ-ситету (м. Київ) в 2003-2010 рр.

Публікації. Результати дисертаційної роботи опубліковано в 75 працях (18 одноосібних): в навчальному посібнику; в 31 статті у наукових журналах; в 23 статтях у збірниках наукових праць; в 9 матеріалах наукових конференцій; в 3 тезах доповідей; в 3 депонованих рукописах; у вигляді експрес-новин (1); отримано два патенти України на винаходи і два патенти на корисну модель.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, семи розділів, додатків. Повний обсяг дисертації складає 395 сторінок, 146 рисунків і 32 таблиці (з них 60 рисунків і 2 таблиці розміщено на 47 окремих сторінках); 7 додатків на 32 сторінках; 261 найменувань використаних джерел на 26 сторінках.

1. Основний зміст роботи

У вступі розкриті сутність і стан науково-технічної проблеми та обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета, основні завдання та методи досліджень, наукова новизна та практична значимість отриманих результатів.

У першому розділі проаналізовано основні напрями покращення показників паливної економічності та токсичності ВГ автотракторних дизелів, шляхи поліпшення їх характеристик: удосконалення робочих процесів сумішоутворення та згоряння із застосуванням нових паливних систем з підвищеною енергією впорскування; регулюванням тиску в системах газотурбінного наддуву; застосування автоматичних мікропроцесорних систем для управління і регулювання процесами в системах дизеля.

Серед систем паливоподачі з підвищеною енергією впорскування найбільш перспективними слід вважати акумуляторні системи паливоподачі. Акумуляторні системи паливоподачі не можуть працювати без електронного управління.

Рядні ПНВТ з механічними або електронними регуляторами будуть продовжувати застосовувати на дизелях для сільськогосподарської та спеціальної техніки. Такі рядні ПНВТ повинні створювати тиски впорскування не менше 100…130 МПа.

Проведено узагальнення електронних систем регулювання за типом використаної на дизелі системи паливоподачі. Процес розробки електронного регулятора умовно розділили на три взаємопов'язані напрями: створення алгоритмів управління, і створення безпосередньо електронних блоків курування регуляторів на основі заданого алгоритму; дослідження існуючих і створення нових швидкодіючих і високоефективних виконавчих механізмів (ВМ) та систем управління до них; дослідження існуючих і створення нових високонадійних датчиків та джерел живлення.

Обґрунтована необхідність розробки теоретичних основ автоматичного зв'язаного управління подачею палива і повітря автотракторного дизеля з ГТН, визначені шляхи вирішення проблеми та послідовність досліджень.

У другому розділі описано методики досліджень.

Розроблено методику проектування та дослідження САРЧ дизеля і засто-

совано її при створенні універсального механічного регулятора для ПНВТ моделей 435 і 635 вітчизняного виробництва. Процес розробки САРЧ дизеля і відповідно розроблений алгоритм методики поділено на два етапи: розробка експериментального зразка; випробування та доопрацювання експериментального зразка. На цих двох етапах розробки вагома частка досліджень припадає на математичне моделювання з метою оптимізації параметрів САРЧ, прогнозування на стадії проектування САРЧ параметрів і характеристик дизеля, для скорочення часу розробки і кількості експериментальних випробовувань.

Обґрунтовано необхідність застосування зв'язаного управління системами подачі палива і повітря в дизелі з ГТН. На початку досліджень за основу було взято двоконтурну систему САРЧ з механічним регулятором дизеля і САРТисН.

В запропонованій функціональній схемі вхідними параметрами зв'язаного регулювання подачі палива і повітря є частота обертання колінчастого вала дизеля, тиск наддуву, координата переміщення муфти механічного регулятора.

Найповніше реалізувати можливості зв'язаного регулювання можна на базі мікропроцесорних блоків управління.

Методику було застосовано при розробці та в дослідженнях САРЧ мікропроцесорного регулятора, який забезпечує дворежимне регулювання і пристосованість дизеля до відповідного експлуатаційного режиму.

Роботи були виконані в три етапи:

- розробка макетного зразка і перевірка правильності функціонування його складових (блоки 1-6);

- розробка ПВК, як невід'ємної структурної складової частини мікропроцесорного регулятора, і перевірка правильності функціонування розробленого для нього програмного забезпечення (блоки 7-9);

- розробка експериментального зразка МР і перевірка його працездатності та доопрацювання програмного забезпечення (блоки 10-12).

У третьому розділі описано результати розробки універсального механічного регулятора. Спільно з ВАТ "ЧЗПА" розроблено принципову схему механічного регулятора для паливних насосів з підвищеною енергією впорскування моделей 435 і 635 (максимальний тиск впорскування 100…120 МПа), яка забез- печує універсальність в залежності від призначення дизеля.

Переобладнання регулятора з дворежимного у всережимний здійснюють без заміни деталей. Можливо здійснювати збирання регулятора за чотирьох основних видів комплектації і двох додаткових.

За дворежимної комплектації регулятора часткові швидкісні характеристики горизонтальні, мають незначний нахил, що формує сприятливу характеристику крутного моменту на цих режимах. За всережимної комплектації із зменшенням частоти обертання нахил часткових швидкісних характеристик зменшується, що сприяє підвищенню стійкості САРЧ дизеля в цьому режимі. В по-дальшому це було враховано в алгоритмі управління експериментального МР.

В методиці статичного розрахунку універсального регулятора враховано геометричну форму і масу тягарців чутливого елемента. Виведена формула підтримуючої сили з урахуванням кінематики чутливого елемента універсального механічного регулятора

= ( + ) = (0,87+13,41210-3 +

+7,93610-4 )(+) , (1)

де - сумарний приріст осьової координати муфти на відповідних ділянках швидкісної характеристики; - силове передаточне число від тягарців до муфти регулятора. - кількість тягарців; - маса тягарця чутливого елемента; - відстань від центра маси тягарця до осі обертання чутливого елемента регулятора; - кутова швидкість вала чутливого елемента.

Формулу (1) використали в подальших дослідженнях на математичній моделі. Спільно з конструкторами ВАТ "ЧЗПА" розроблено конструкцію універсального механічного регулятора для паливних насосів моделей 435 і 635.

У четвертому розділі описано результати розробки експериментального мікропроцесорного регулятора відповідно створеній методиці (рис. 1).

Рис. 1. Універсальний регулятор (вид збоку)

Розроблено загальні вимоги до електронного регулятора дизеля, які запропоновані для включення в технічні завдання для подальших розробок МР.

З метою подальшого удосконалення існуючих паливних систем вітчизняного виробництва запропоновано принципову схему експериментальної акумуляторної системи паливоподачі для дизеля 4ЧН12/14 із застосуванням традиційного рядного ПНВТ для створення тиску палива і електронним управлінням рейки в залежності від тиску в паливному акумуляторі. Функцію управління положенням рейки забезпечує МР.

Розрахункові дослідження на розробленій математичній моделі експериментальної акумуляторної системи підтвердили можливість створення в паливному акумуляторі тиску 50 МПа з серійним ПНВТ дизеля 4ЧН12/14 при частоті обертання колінчастого вала 1750 хв-1 і більше. Схему розрахунку експериментальної акумуляторної системи показано на рис. 3.

В основу статичного розрахунку закладено рівняння гідравлічного балансу витрат між вузлами системи:

= +, (2)

де , , - витрати через ПНВТ, форсунку і редукційний клапан.

Витрата через ПНВТ

=····/4, (3)

де - кількість плунжерів ПНВТ; - густина дизельного палива; і - діаметр і хід плунжера ПНВТ; - частота обертання кулачкового вала насоса.

Витрата через форсунку

=, (4)

де - коефіцієнт витрати крізь отвір розпилювача форсунки; - сумарна площа перерізу соплових отворів розпилювача; і - тиски в паливному акумуляторі, циліндрі дизеля.

Рис. 2. Схема розрахунку акумуляторної системи паливоподачі:

1 - плунжер ПНВТ; 2 - паливний акумулятор; 3 - форсунка; 4 - редукційний клапан.

Витрата через редукційний клапан

=, (5)

де - коефіцієнт витрати палива крізь зливний отвір редукційного клапана; = b·х - площа перерізу зливного отвору.

Положення х визначали з рівняння балансу сил, які діють з двох сторін на редукційний клапан

=, (6)

де - сила, яку створює тиск палива; - сила, яку створює пружина редукційного клапана.

Рівняння для визначення координати х

х =, (7)

де - діаметр поршня-клапана; - початкова координата положення поршня-клапана; - жорсткість клапанної пружини.

На основі розроблених вимог до електронного регулятора вибрано 8-ми розрядний мікроконтролер фірми Microchip Technology Incorporated моделі PIC 16F876A для вирішення поставлених задач на стадії експериментального проектування. Обґрунтовано вибір і виконано фізичне моделювання структурних елементів МР на макетному зразку. Створено експериментальний зразок МР для автомобільного дизеля 4ЧН12/14.

Розроблений ВМ - це сервопривід на базі електродвигуна постійного струму.

Рис. 3. Функціональна схема ВМ:

Д - датчик положення вихідного вала; Р - редуктор; ЕД - багатополюсний електро-двигун постійного струму; БК - електронний блок керування ВМ.



Рис. 4. Структурна схема регулятораз ЕБК і ПВК

Теоретичними і експериментальними дослідженнями обґрунтовано мінімальне зусилля = 1,6 Н, яке повинен створювати ВМ для переміщення рейки 4-секційного ПНВТ з максимальним тиском впорскування до 50 МПа, поворот на 1 град повинен здійснювати не більше, ніж за 0,02 с. Експериментальний ВМ забезпечує розрахунковий крутний момент 28 Н на плечі 10 мм і здійснює повний оберт за 4 с, швидкодія - 0,011 с на град.

Розроблено алгоритм управління для мікроконтролера експериментального МР дизеля, який забезпечує: запуск холодного або прогрітого дизеля; обмеження робочої зони переміщення рейки ПНВТ і максимальних обертів колінчастого вала; стійку роботу в режимі мінімального холостого ходу; формування зовнішньої безрегуляторної швидкісної характеристики; формування часткових швидкісних характеристик горизонтального виду з незначним нахилом; зупинку дизеля штатну або за аварійним параметром.

Підтверджено працездатності експериментального зразка МР, правильного написання та настроювання програмного забезпечення мікроконтролера під час безмоторних випробовувань ПВК на стенді NC-108 і в ході моторних досліджень на дизелі 4ЧН12/14.

Приклади цифрових записів перехідних процесів показано на рис. 6 і 7. На рис. 6 і 7 позначено: - координата положення електронної педалі; - частота обертання колінчастого вала дизеля; - координата положення рейки ПНВТ.

В п'ятому розділі описано математичні моделі, які були використані в розрахункових дослідженнях.

Теоретично обґрунтовано необхідність застосовування при розробці САР нелінійних динамічних математичних моделей для скорочення часу проектування, кількості натурних випробувань та для прогнозування показників об'єкта регулювання (дизеля) в комплексі з транспортним засобом. Нелінійні динамічні математичні моделі дозволяють на відміну від лінійних математичних моделей оцінювати показники САРЧ дизеля за видом кривих перехідних процесів, за прямими показниками якості перехідних процесів, розрахувати з більшою точністю швидкісні характеристики дизеля з ГТН шляхом динамічного моделювання газових зв'язків між дизелем і системою наддуву.

Рис. 5. Перехідний процес запуску дизеля 4ЧН12/14

Рис. 6. Робота дизеля 4ЧН12/14 в режимі холостого ходу

Удосконалено динамічну математичну модель САРЧ дизеля з ГТН шляхом використання математичного апарату програмного комплексу MATLAB/Simulink, що забезпечило: візуалізацію алгоритму розрахунку ідентичного функціональній схемі САР; введення суттєвих та несуттєвих нелінійностей в структурні ланки САР різними аналітичним і графічними способами; охоплення інтегруванням всього робочого діапазону динамічної ланки; чіткий розподіл моделі на підпрограми-модулі за функціональним призначенням, до яких входять ланки САР (або декілька структурних ланок) із зв'язками; скорочення часу і спрощення процедуру складання і наладки алгоритму управління для МР.

Динамічну математичну модель "водій-автомобіль-дорога-оточуюче середовище" (ВАДОС) в програмному середовищі MATLAB/Simulink показано на рис. 8. В модулі DVZ замасковано динамічну математичну модель дизеля з ГТН, яка показана на рис. 9 і складається з підпрограм-модулів: дизель (Dizel); газообмін (Gazoobmin); ПНВТ з трубопроводами високого тиску і форсунками (PNVT); регулятор (Regul).

Рис. 7. Математична модель ВАДОС :

А - автомобіль; В - водій; Д - дорога; ОС -оточуюче середовище; DVZ -дизель з ГТН.



Рис. 8. Математична модельдизеля з ГТН (DVZ)

Розроблено математичну модель і алгоритм розрахунку підпрограм-модулів “регулятор” та “газообмін”, внесено уточнення в підпрограму-модуль “дизель” і модуль “автомобіль”, які адаптовано до об'єктів експериментальних досліджень - автомобільних дизелів 4ЧН12/14 і 6ЧН12/14, автобусів ЛАЗ: в розрахунку безрегуляторної гілки введено безперервне інтегрування всієї характеристики; в розрахунку регуляторних гілок враховано послідовну дію пружин регулятора відповідно до ділянок швидкісного режиму. Розроблені нелінійні динамічні моделі підпрограм-модулів “дизель” і “регулятор”, які замасковано у відповідних модулях Dizel і Regul (рис. 9), в середовищі MATLAB/Simulink показані на рис. 10 і 11.

За основу динамічної математичної моделі дизеля з ГТН (рис. 10) взято диференціальне рівняння руху дизеля за неусталених режимів роботи, яке відповідає принципу д'Аламбера - всі сили зрівноважуються силою інерції.

В нормальній формі рівняння має вид

= • (8)

де

=+

- сумарний момент інерції рухомих мас двигуна () і момент інерції () приєднаного до нього споживача енергії приведений до осі колінчастого вала; - циклова подача палива; - тиск наддуву після охолоджувача повітря; - момент зовнішнього навантаження на дизель.

Рис. 9. Математична модель дизеля з ГТН

Для визначення індикаторного моменту експериментально визначали і момент механічних втрат , а за ними підрахували

= -. (9)

Теоретично обґрунтовано можливість застосування при проектуванні в математичних моделей САРЧ дизеля метода прокрутки прогрітого двигуна для визначення механічних втрат в дизелі з ГТН. Результати порівняльного аналізу за режимів 2000 хв-1 і 1500 хв-1 при визначенні умовних механічних втрат дизеля 4ЧН12/14 методом прокрутки прогрітого двигуна і методом індицирування засвідчили відповідні відносні похибки 2,6 % і 5 %.

В динамічній математичній моделі механічного регулятора (рис. 11) використано диференціальне рівняння руху регулятора, яке у вигляді двох диференціальних рівнянь першого порядку має вид

= Z1, (10)

= / , (11)

де і - маса рухомих частин регулятора і коефіцієнт в'язкого тертя в ньому, приведені до муфти регулятора; - підтримуюча сила відцентрового регулятора частоти обертання; Е - відновлююча сила.

Рис. 10. Математична модель механічного регулятора

Підтримуючу силу відцентрового регулятора визначали за рівнянням (1).

За основу динамічної математичної моделі “газообмін” були взяті диференціальні рівняння, які описують інерційні структурні ланки:

турбокомпресор

= (- - )•, (12)

де - момент інерції рухомих мас турбокомпресора, що приведений до осі його вала; - частота обертання вала турбокомпресора; , , - відповідно крутний момент турбіни, момент опору компресора, момент механічних втрат в турбокомпресорі;

впускний трубопровід

= ( - ) ; (13)

випускний колектор

= ( - ) , (14)

де і - тиски наддуву до охолоджувача повітря і ВГ на вході в турбіну; , - відповідно маси повітря, що подаються компресором у впускний трубопровід і надходить з нього до циліндрів двигуна за одиницю часу; , - відповідно маси газів, що надходять до випускного колектора з циліндрів двигуна і витікають крізь турбіну за одиницю часу; і - показники політроп розширення повітря у впускному трубопроводі і ВГ у випускному колекторі; і - об'єми впускного трубопроводу і випускного колектора; - густина повітря після компресора; - густина ВГ.

В підпрограмі-модулі “газообмін” рівняння годинної витрати ВГ через турбіну враховує докритичні і критичні швидкості витікання газів. Вплив імпульсності витоку газу враховано поправочним коефіцієнтом , який увійшов до параметра ефективності імпульсної турбіни (добуток к.к.д. турбіни і поправочного коефіцієнта ). Параметр визначили експериментально:

= , (15)

де - ступінь розширення Вг в турбіні; - коефіцієнти апроксимації.

Безінерційну структурну ланку охолоджувача повітря наддуву описано двома алгебраїчними рівняннями, які враховують фактичне падіння тисків і температур при проходженні крізь охолоджувачі дизелів 4ЧН12/14 і 6ЧН12/14.

При використанні методики планування багатофакторного експерименту для описання поліномами характеристик дизеля та інших структурних ланок експериментально визначали повну характеристику структурної ланки відповідно складеному плану експерименту, розраховували значення коефіцієнтів апроксимації. Такий підхід збільшив об'єм натурних експериментів, забезпечив добру точність і надійність результатів.

Визначено поліноміальні залежності та відповідні коефіцієнти апроксимації всіх складових правих частин диференціальних рівнянь (8), (11) - (14 ) математичної моделі.

Розроблений алгоритм розрахунку регуляторних і безрегуляторних гілок універсального механічного регулятора було взято за основу в розробці алгоритму управління для експериментального електронного блоку керування МР.

У шостому розділі розроблено математичну модель електронного регулятора дизеля в програмному середовищі MATLAB/Simulink (рис. 12).

Розроблений незалежний підпрограма-модуль "електронний регулятор" моделює роботу мікропроцесорного блоку формування алгоритму управління (ФАУ - безінерційна структурна ланка) і електромеханічного виконавчого органу (ЕМВО - інерційна структурна ланка). В розрахунковий алгоритм роботи мікропроцесорного блоку управління ФАУ, який відрізняється від використаного в мікроконтролері експериментального зразка МР лише відсутністю програм управління запуском і зупинкою, закладено поетапне обмеження зони регулювання дизеля з наступним визначенням відносної координати положення ВМ шляхом застосування методу лінійної інтерполяції.

Рис. 11. Математична модель електронного регулятора

Поетапне обмеження зони регулювання дизеля від А1 до А3, яке виконується в мікроконтролері і відповідно закладено в математичну модель блоку ФАУ показано на рис. 13.



Рис. 13. Принцип поетапного обмеження зони регулювання дизеля:

а) холостий хід - зовнішня швидкісна характеристика; б) пуск -зовнішня регуляторна гілка; в) обмеження за тиском наддуву.

Експериментально перевірено швидкодію ВМ при миттєвому накиданні навантаження 3,9 Н на плечі 17 мм. При повороті вихідного вала на 78° тривалість перехідного процесу становить 0,24 с.

Аперіодичний вид перехідного процесу засвідчив інерційність структурної ланки ЕМВО і дав підстави записати передаточну функцію ЕМВО (блок 6 на рис. 12) у залежності від електромеханічної сталої часу та коефіцієнта

підсилення електродвигуна постійного струму.

За розробленою методикою визначено вихідні дані до математичної моделі електронного регулятора: складові і передаточної функції; пропорційну та інтегральну складові ПІД-регулятора ЕМВО. Диференціальну складову ПІД-регулятора ЕМВО не враховували.

На рис. 14 показано порівняння перехідних процесів ЕМВО, визначених на математичній моделі, з експериментальним при миттєвому накиданні наван-таження 3,9 Н.

Перевірка адекватності математичної моделі електронного регулятора свідчить про можливість її використання в подальших розрахункових дослідженнях динамічних процесів. Коефіцієнт варіації складає 8,5 %.

Розраховано зовнішні швидкісні характеристики дизеля 4ЧН12/14 на динамічній математичній моделі дизеля з ГТН і МР. Отримані результати порівнювали з експериментальними методом накладання експериментальних і розрахункових характеристик. Результати добре співпадають.

Рис. 14. Перехідні процеси ЕМВО:

1, 2, 4 - розрахункові; 3 - експериментальний.

В сьомому розділі описано результати теоретичних і експериментальних досліджень. Основні розрахунково-експериментальні дослідження проводились для автобусних модифікацій 4ЧН12/14 і 6ЧН12/14, характеристики яких було адаптовано для встановлення на автобуси ЛАЗ-4202 і ЛАЗ-5252 відповідно.

Розраховано зовнішні та часткові швидкісні характеристики ПНВТ і дизелів (об'єктів регулювання) для перевірки правильності прийнятих початкових даних і здійснено їх корегування. Розрахунки виконано на нелінійних динамічних математичних моделях дизелів з ГТН і проміжним охолодженням повітря, тобто вихід на черговий усталений режим досягали після ступінчастого накидання навантаження з витримкою часу для встановлення рівноваги:

-=

в рівнянні (8); =Е для рівнянь (10) і (11);

=-

в рівнянні (12);

= і =

відповідно для рівнянь (13) і (14).

Підтверджено адекватність математичних моделей і розроблених програм реальним об'єктам досліджень порівнянням розрахункових і експериментальних зовнішніх швидкісних характеристик дизелів 4ЧН12/14 і 6ЧН12/14.

Для порівняння розрахункових і експериментальних параметрів розганяння дизеля з ГТН проведено моторні випробування за розганяння дизеля 4ЧН12/14 від 1060 хв-1 до 1300 хв-1 на гальмівному стенді з відповідним навантаженням від 40 Н до 585 Н. Коефіцієнти варіації не перевищують 10 %, для кривих частоти обертання колінчастого вала і тиску наддуву після компресора відповідно дорівнюють = 1,04 % і = 7,41 %. За 12 с перехідного процесу дизель віртуально витратив 47,5 г дизельного палива, що на 5 % менше, ніж при моторних випробовуваннях.

Враховано світовий досвід формування кривої крутного моменту дизелів автобусів за зовнішньою швидкісною характеристикою. Формування горизонтальної ділянки кривої крутного моменту в зоні низьких частот обертання колінчастого вала здійснюється настроюванням системи ГТН і відповідним регулюванням паливоподачі.

Виконано моделювання розганяння автобусів ЛАЗ за різних настроювань: паливної апаратури; системи ГТН; САРЧ дизеля. Результати розганяння автобуса ЛАЗ-52527 з дизелем 6ЧН12/14 показано на рис. 15 і 16.

На стадії проектування автобусної модифікації дизеля 6ЧН12/14 встановлено, що за визначених параметрів настроювань дизель може працювати на міських автобусних маршрутах з добрими показниками паливної економічності. Результати розрахунків контрольної витрати палива і викидів твердих часток при різних значеннях коефіцієнта F1 опору коченню коліс автобуса наведено в табл. 1.

Рис. 15. Графік шляху розганяння автобуса ЛАЗ-52527 з дизелем 6ЧН12/14 і витрати палива

Прогнозована витрата палива на 100 км пробігу складає 25,1...26,5 кг.

Рис. 16. Зміна витрати палива і повітря під час розганяння автобуса ЛАЗ-52527 з дизелем 6ЧН12/14

Для порівняння, за даними фірми “RABA”, автобуси з дизелем RABA D10UTS-150 витрачають на 100 км пробігу в середньому 28…29 кг палива.

Таблиця 1 Дані контрольної витрати палива автобусом ЛАЗ-52527 з дизелем 6ЧН12/14

Коефіцієнт F1	Швидкість, км/год	Витрата палива, кг/100 км	Викиди твердих часток, г/100 км
0,018	40	25,1	11,2
0,014	40	21,9	9,1
0,012	40	20,3	8,3
0,018	60	26,5	17,7
0,014	60	23,1	12,8
0,012	60	21,4	10,8

Розрахункові дослідження розганяння автобусів ЛАЗ з дизелями 4ЧН12/14 і 6ЧН12/14 показали підвищену димність ВГ, що є наслідком інерційності системи ГТН. Тиск наддуву за розганяння на всіх передачах не досягає значень, які відповідають зовнішній швидкісній характеристиці (рис. 17).

Це відбувається навіть за дворежимного регулятора ПНВТ, тому що частота обертання ротора турбокомпресора не встигає збільшитись.

Потребують покращення показники роботи турбокомпресора в швидкісному діапазоні 1000...1600 хв-1 (під навантаженням) і в діапазоні 750...1000 хв-1 - в режимі хо-лостого ходу.

Моделювання зменшення моменту інерції турбокомпресора в 8 разів не суттєво вплинуло на димність ВГ дизеля 4ЧН12/14. Динаміка розганяння автобуса ЛАЗ і витрата палива покращились на незначну величину.

Розрахункові дослідження швидкісних характеристик дизелів показали, що збільшення негативного корегування паливоподачі приводить до додатко вого зниження тиску наддуву при < 1500 хв-1, сприяє зменшенню димності ВГ і питомої витрати палива на ділянці негативного корегування. На стадії проектування параметрів пружин регулятора для ПНВТ моделі 435 визначено граничні значення настроювань негативного коректора паливоподачі.

Рис. 17. Параметри дизеля 4ЧН12/14 за зовнішньою характеристикою і при розганянні автобуса ЛАЗ

Для поліпшення зовнішніх швидкісних характеристик дизелів 4ЧН12/14 і 6ЧН12/14 в діапазоні = 1000…1600 хв-1 виконано розрахункове моделювання регульованого наддуву зміною ефективної пропускної здатності турбіни на 16,6 і 16,8 % відповідно (при 1000 хв-1) і встановлено можливість покращення паливної економічності на 3,5...4 г/кВт·год і зменшення димності ВГ.

Аналіз розрахункових досліджень на дизелі 4ЧН12/14 показав, що зменшення площі ефективної пропускної здатності турбіни в зазначеному діапазоні одночасно з покращенням показників питомої витрати палива і димності забезпечує зниження температури ВГ на 50 К. Це дозволило збільшити циклову подачу шляхом відповідних настроювань негативного коректора паливоподачі і привело до збільшення крутного моменту в цьому діапазоні.

Підтверджено моторними дослідженнями на дизелі 4ЧН12/14, що зміна площі прохідного перерізу турбіни впливає на вид характеристики крутного моменту і за відповідних настроювань циклової подачі створює горизонтальну ділянку крутного моменту. Повністю відмовитись від негативного корегування паливоподачі не можна. Негативний коректор паливоподачі повинен працювати за значно менших частот обертання дизеля. Для дизеля 4ЧН12/14 - це вузька ділянка 1000…1250 хв-1.

Запропоновано в алгоритм і програму управління МР вводити обмеження за значеннями мінімального тиску наддуву при експлуатації і за значеннями максимальної температури ВГ на вході в турбіну.

Проведено порівняльний аналіз роботи дизеля 6ЧН12/14 за навантажувальними ( у визначеному діапазоні 1000…1600 хв-1 з кроком 100 хв-1) і зовнішніми швидкісними характеристиками при застосовуванні імпульсних систем ГТН з двовхідним турбокомпресором К27 з площами перерізу розгінної ділянки турбіни = 1700, 1900 і 2100 мм2 .

Аналіз результатів моторних досліджень на автобусній модифікації дизеля 6ЧН12/14 показав переваги двовхідних турбокомпресорів К27 з = 1700 мм2 і з = 1900 мм2 відповідно в діапазонах 1000…1400 хв-1 і 1600…2000 хв-1 частот обертання колінчастого вала за зовнішньою швидкісною характеристикою.

На рис. 18 показані параметри турбокомпресорів, за допомогою яких можливо впливати на для поєднання переваг турбокомпресорів з площами перерізів = 1700 мм2 і = 1900 мм2.

Для поліпшення зовнішньої швидкісної характеристики дизеля запропоновано застосовувати регулювання тиску наддуву зміною площі розгінної ділянки турбіни, тобто регулювати тиск на вході в турбіну на ділянці 1400…1600 хв-1 характеристики.

Одночасно з таким способом регулюванням тиску наддуву рекомендовано розширення граничних значень циклової подачі палива в діапазонах 1000…1400 хв-1 і 1600…2000 хв-1 частот обертання колінчастого вала за зовнішньою швидкісною характеристикою.

Одночасне зв'язане управління подачею палива і зміною площі розгінної ділянки турбіни можливо здійснити в мікропроцесорному регуляторі. Переваги такого способу управління щодо впливу на показники паливної економічності, на коефіцієнт надміру повітря (склад суміші) і формування характеристики дизеля показано на рис. 19.

Рис. 18. Параметри турбокомпресорів при роботі за зовнішньою швидкісною характеристикою дизеля 6ЧН12/14:

K27-3070G-17/21; K27-3070G-19/21.

Рекомендований спосіб зв'язаного управління пропуск двигуна з ділянкою = 0,9…1,1 постійної потужності з можливим збільшенням потужності для дизеля 6ЧН12/14 на 4 %. В діапазоні = 0,5…0,7 можливо отримати за відповідних настроювань приріст потужності до 5 %-ною здатністю турбіни і цикловою подачею направлений на створення

Для автомобільних дизелів можливо отримати ділянку (= 0,6…0,9) з практично горизонтальним крутним моментом. Очікуваний запас крутного моменту до 20 %.

За рекомендованого способу зв'язаного управління подачею повітря і палива розширено зону для регулювання складом суміші . В залежності від призначення дизеля (тракторний, комбайновий, чи автомобільний) розширюється можливість відрегулювати необхідне значення .

Рис. 19. Регулювання турбокомпресора з одночасним розширенням граничних значень циклової подачі палива



Рис. 20. Функціональні схеми САР дизеля з двома контурами з:

а) незв'язаним регулюванням; б) зв'язаним регулюванням.

Розроблено функціональну схему САР дизеля з двоконтурним зв'язаним регулюванням подачами палива і повітря (рис. 20) та відповідний алгоритм регулювання для МР (рис. 21).

Контури автоматичного регулювання подачами палива і повітря одночасно діють на свої виконавчі механізми за відповідними алгоритмами, зв'язок між алгоритмами САРЧ і САРТисН забезпечують електричні сигнали за: частотою обертання колінчастого вала; положенням електронної педалі; тиском наддуву. В САРТисН введено зворотний зв'язок за положенням вихідного вала ВМ, який діє на турбокомпресор.

На підставі розробленого алгоритму для каналу "повітря" запропоновано кусочно-лінійне визначення діапазону роботи дизеля з регулюванням площі прохідного перерізу розгінної ділянки газової турбіни і відповідно робочий діапазон для переміщення виконавчого механізму ВМ-2, який задається програмуванням в енергонезалежній пам'яті даних мікроконтролера координат 14 вибраних точок.



Рис. 21. Алгоритм управління МР для зв'язаного автоматичного регулювання подачею палива і повітря

Алгоритми управління і рекомендації для їх застосування направлені на підвищення конкурентоспроможності дизелів українського виробництва.

автотракторний дизель газотурбінний колінчастий

Висновки

У дисертаційному дослідженні поставлена і вирішена науково-технічна проблема розробки теоретичних основ управління подачею палива і повітря для поліпшення характеристик і показників паливної економічності та токсичності відпрацьованих газів автотракторних дизелів з газотурбінним наддувом. Розв'язання зазначеної проблеми досягається удосконаленням методів розробки, математичним моделюванням, експериментальними дослідженнями систем автоматичного регулювання і застосуванням мікропроцесорних технологій.

Дослідження дозволили одержати нові наукові і практичні результати:

1. В результаті аналізу розроблених САУ і САР подачі палива і повітря визначені можливості поліпшення характеристик та показників паливної економічності і токсичності ВГ, обґрунтована необхідність розробки теоретичних основ автоматичного зв'язаного управління подачею палива і повітря автотракторного дизеля з газотурбінним наддувом.

2. Запропонована методика створення САРЧ, яка використана при розробці універсального механічного регулятора ПНВТ моделей 435 і 635 вітчизняного виробництва, що забезпечує переобладнання дворежимного регулятора у всережимний без заміни деталей. Конструкція універсального механічного регулятора захищена патентами України на винахід і на корисну модель. За дворежимної комплектації регулятора часткові швидкісні характеристики мають незначний нахил, що формує сприятливу характеристику крутного моменту дизеля на цих режимах, за всережимної комплектації - із зменшенням частоти обертання нахил часткових швидкісних характеристик зменшується, що сприяє підвищенню стійкості САРЧ дизеля. Отримані теоретичні та практичні результати були враховані в алгоритмі САРЧ мікропроцесорного регулятора для забезпечення дворежимного регулювання і пристосованості дизеля до відповідного експлуатаційного режиму.

3. Розроблено методику і виконано статичний розрахунок експериментальної акумуляторної системи паливоподачі для дизеля 4ЧН12/14 із застосуванням традиційного рядного ПНВТ з електронним регулюванням положенням рейки (паливоподачею) в залежності від тиску в паливному акумуляторі та впливом на клапан тиску. Розрахункові дослідження підтвердили можливість створення сталого тиску в акумуляторі 50 МПа при частоті обертання кулачкового вала серійного ПНВТ 1750 хв-1 і більше. Статичний розрахунок дозволяє на стадії проектування акумуляторної системи паливоподачі оцінити "зливну" кількість палива з форсунок і через редукційний клапан.

4. Розроблено загальні вимоги до електронного регулятора дизеля, запро-поновано методику створення мікропроцесорної САРЧ дизеля. В результаті застосування методики:

- обґрунтовано вибір і виконано фізичне моделювання структурних складових МР (датчиків, електронного блока керування, виконавчого механізму, зворотних зв'язків) на макетному зразку;

- розроблено ПВК, як невід'ємну функціональну складову частину МР. Перевірено правильність роботи програмного забезпечення за розробленим алгоритмом. Розробка захищена патентом України на корисну модель;

- розроблено експериментальний зразок МР, конструкція якого захищена патентом України на винахід. Виконано перевірку працездатності експериментального зразка під час безмоторних випробовувань ПВК на стенді NC-108 і в ході моторних досліджень на автомобільному дизелі 4ЧН12/14.

...