Математическая модель перемещения рейки топливного насоса двигателя внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ташкентский государственный технический университет

Математическая модель перемещения рейки топливного насоса двигателя внутреннего сгорания

Тулаев Б.Р. кандидат технических наук, профессор кафедры «Энергомашиностроение и профессиональное образование»

Хакимов Ж.О. доцент кафедры «Энергомашиностроение и профессиональное образование»

Мирзаабдуллаев Ж.Б. старший преподаватель кафедры «Энергомашиностроение и ПО»

Summary

Tulaev B.R.

Cand.Tech.Sci., professor, Tashkent state technical university Khakimov J.O.

The senior lecturer of chair «Power mechanical engineering and professional education», Tashkent state technical university Mirzaabdullaev J.B.

The senior teacher of chair «Power mechanical engineering and professional education», Tashkent state technical university

MATHEMATICAL MODEL MOVING OF A LATH OF THE FUEL PUMP OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES

The mathematical model of moving of a lath of fuel pump DVS which provides possibility of the account of dynamic properties of the engine at system engineering of automatic control and automatic control system is developed.

Key words: mathematical model, working process, dynamic properties, the fuel pump.

Аннотация

Разработана математическая модель перемещения рейки топливного насоса ДВС, которая обеспечивает возможность учета динамических свойств двигателя при разработке системы автоматического управления и системы автоматического регулирования.

Ключевые слова: математическая модель, рабочий процесс, динамические свойства, топливный насос.

Создание конкурентоспособных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) предполагает применение перспективных способов повышения качества управления, экспериментальную доводку двигателя, сокращение сроков разработки и подготовки его серийного выпуска.

Улучшение параметров двигателей возможно лишь при тщательном изучении происходящих в них процессов, так как легкодоступные резервы улучшения их конструкции практически уже исчерпаны.

В связи с этим приобрело особую значимость исследование двигателей на переходных и неуста- новившихся режимах с использованием специальных стендов, созданных для этих целей, так как оценка конструкции, определение ее соответствия технологическим и общим требованиям времени в конечном итоге принадлежит этим исследованиям и значительно сокращает время и продолжительность доводочных работ.

С помощью математического моделирования (ММ) можно проанализировать протекание отдельных рабочих процессов и всего рабочего цикла, прогнозировать основные показатели и характеристики двигателя. Модель не может быть полностью адекватна объекту и отражает лишь определенные его свойства, представляющие интерес для целей конкретного исследования [1, 124].

На всех стадиях жизненного цикла двигатели подвергаются различного рода испытаниям, объем и трудоемкость которых, как показывает практика, непрерывно возрастают. И это вполне объяснимо: улучшить их параметров можно лишь при тщательном изучении происходящих в них процессов, так как легкодоступные резервы совершенствования их конструкции уже практически исчерпаны. Но такое скрупулезное изучение возможно только с помощью математического моделирования. Именно оно позволяют проанализировать протекание отдельных рабочих процессов и всего рабочего цикла, прогнозировать основные показатели и свойства двигателя, представляющие интерес для целей конкретного исследования: Причем делать все это желательно с помощью, автоматизированной системы испытаний (АСИ) [1, 234].

С помощью математического моделирования можно проанализировать протекание отдельных рабочих процессов и всего рабочего цикла, прогнозировать основные показатели и характеристики двигателя.

Модели строятся в виде систем дифференциальных, интегральных, алгебраических уравнений, сеток и др. при этом модель не может быть полностью адекватна объекту и отражает лишь определенные его свойства, представляющие интерес для целей конкретного исследования.

С помощью математического моделирования (ММ) -- решения задач на ЭВМ с использованием математических моделей -- можно проанализировать протекание отдельных рабочих процессов и всего рабочего цикла, прогнозировать основные показатели и характеристики двигателя и, следовательно, оценить его поведение на автомобиле в процессе эксплуатации. Математическое моделирование применяют при оценке влияния тепловых и механических нагрузок, выборе материала и размеров деталей двигателя, при прогнозировании его надежности.

Применение ММ особенно - эффективно тогда, когда оно позволяет избежать создания дорогих опытных образцов или дает возможность получить информацию об объекте, которую при натурных экспериментах сложно, или невозможно получить. Так, весьма трудно экспериментально определить тепловую и механическую напряженность элементов поршня при работе двигателя или динамику изменения температуры газа и и протекания химических реакций в отдельных точках камеры сгорания. Такие задачи успешно решаются с помощью ММ.

Разнообразие целей ММ двигателя делает невозможным создание единой, общей для всех случаев, математической модели двигателя. Поэтому в зависимости от решаемых задач используют набор моделей разного уровня и назначения. двигатель математический моделирование

В процессе создания новых конструкций надежных и экономичных двигателей важное место отводится испытаниям экспериментальных образцов двигателей. Требования, предъявляемые к качеству и эффективности научно-исследовательских и доводочных испытаний, постоянно возрастают. Заключается это, прежде всего, в увеличении количества измеряемых и вычисляемых параметров, повышении точности и частоты их измерения, получении более точных характеристик двигателя [2, 63].

В качестве одной из элементарных операций предложена, математическая модель ДВС, которая обеспечивает возможность учета динамических свойств двигателя при разработке системы автоматического управления и системы автоматического регулирования.

Для наиболее полной оценки динамических свойств ДВС, как объекта управления, важно выяснить его реакцию на постоянно действующие возмущения.

Математическое описание элементов САР, построение ее математической модели -- весьма важный этап исследования системы. Излишне подробное математическое описание, учитывающее несущественные для данной задачи свойства элементов, усложняет решение задачи и может даже сделать ее неразрешимой. Чрезмерное же упрощение математического описания, принятие необоснованных предположений недопустимо, так как при этом могут быть упущены существенные качества элементов и, следовательно, процессов в системе. Таким образом, при математическом описании действуют два противоположных стимула, и необходимо разрешение этого противоречия путем выбора наиболее важных свойств элемента или системы.

На примере ДВС без наддува, как управляемого объекта по частоте вращения коленчатого вала m(t) и в окрестности установившегося (равновесного) состояния двигателя, описываемого линейным дифференциальным уравнением (2.3) [3, 54], рассмотрим процесс получения модели перемещения рейки топливного насоса.

Модель двигателя определена методом наименьших квадратов. От правильно построенной математической модели зависит, насколько корректные выходные параметры получим в результате работы.

При известной математической модели и заданной характеристике oft) го графику на рис. 1, необходимо определить управляющие величины h(t) и Mc(t), приводящие к требуемым значениям [4, 70]. Примем Mc(t) за постоянную величину, так как нагрузка на валу двигателя при стендовых испытаниях не изменяется в течение одного из режимов с достаточно большой частотой, получаем:

Рис. 1. Образ зависимости угловой частоты от времени

где t = l,n.

Список литературы

1. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 3. Компьютерный практикум. Моделирование процессов в ДВС. Учебник для вузов / И. Н. Луканин, М. Г. Шатров, Т. Ю. Кричевская и др.: Под ред. И. Н. Луканина и М. Г. Шатрова. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. -414 с.: ил.

2. Бахвалова B.C., Хайруллин А.Х. Методы моделирования режимов работы двигателя внутреннего сгорания и разработки автоматизированной системы испытаний. // Экономические и технические системы: Online журнал, 2004. -- №7. http ://www.kampi. ru/sets

3. Лоусон Ч., Хенсон Р. Численное решение задач методом наименьших квадратов. - М.: Наука 1986.

4. Тулаев Б.Р., Даминов О.О. Математическое моделирование двигателей внутреннего сгорания. Ж-л: Вестник ТашГТУ. - Ташкент, №1, 2018.

Размещено на Allbest.ru