WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

в

г

Рисунок 1. Визуализация характеристик токсичности ОГ дизеля типа КамАЗ-740 от его частоты вращения д и положения рейки топливного насоса hp при давлении наддува рк=0,12 МПа: а – оксидов азота; б – монооксида углерода; в – несгоревших углеводородов; г – дымности ОГ

На первом этапе расчетных исследований определялось влияние наклона участка отрицательной коррекции ВСХ на показатели дизеля. При этом диапазон корректирования топливоподачи на участке отрицательной коррекции оценивался коэффициентом отрицательного корректирования KМе отр=Мe n min /Ме ном. Исследовалось четыре варианта наклона участка отрицательной коррекции с коэффициентами KМе отр=1,24); 1,00; 0,83; 0,65. Результаты расчетов (рис. 2) свидетельствуют о том, что при изменении наклона участка отрицательной коррекции, соответствующее изменению коэффициента KМе отр от 1,24 до 0,65, не приводит к существенному изменению динамических качеств дизеля. При допустимой нестабильности частоты вращения =1,5 % во всех четырех исследованных случаях время переходного процесса разгона дизеля составило примерно tп=6 с. Вместе с тем, наклон участка отрицательной коррекции ВСХ оказывает заметное влияние на показатели токсичности и дымности ОГ (рис. 3).

а

б

Рисунок 2. Изменение параметров дизеля типа КамАЗ-740 в переходном процессе его разгона: а - частоты вращения дизеля д; б - положения дозирующей рейки ТНВД; 1 - hр n min=16,0 мм (KМе отр=1,24); 2 - hр n min=14,6 мм (KМе отр=1,00); 3 - hр n min=13,6 мм (KМе отр=0,83); 4 - hр n min=12,6 мм (KМе отр=0,65)

Максимальное значение содержания оксидов азота CNOx в ОГ дизеля типа КамАЗ-740 в переходном процессе отмечено при hр n min=16,0 мм и составляет СNOx=0,23 % (см. рис. 3,а). Но можно отметить, что осредненные для переходного процесса разгона дизеля значения концентрации CNOx в ОГ для исследованных вариантов ВСХ отличаются незначительно.

Зависит от формы ВСХ и содержание в ОГ монооксида углерода ССО (см. рис. 3,б). Однако и в этом случае осредненные для переходного процесса разгона дизеля значения концентрации CСO в ОГ для исследованных вариантов ВСХ отличаются незначительно.

Более значительное влияние форма ВСХ оказывает на содержание в ОГ несгоревших углеводородов ССНх. Особенно это заметно на начальной стадии переходного процесса (при t<1,5-2,0 с, см. рис. 3,в). Для исследованных вариантов ВСХ при фиксированных значениях времени t концентрации ССНх могут отличаться в 1,5 раза. С этой точки зрения наиболее неблагоприятна ВСХ с hр n min=16,0 мм, при реализации которой в диапазоне времени t=0-1 отмечена наибольшая концентрация несгоревших углеводородов в ОГ - ССНх=0,048-0,050 %.

От наклона участка отрицательной коррекции в наибольшей степени зависит дымность ОГ Кх (см. рис. 3,г). Так, при изменении коэффициента KМе отр от 1,24 до 0,65 максимальная дымность ОГ в переходном процессе снижается с 60 до 36 % по шкале Хартриджа, т.е. примерно в 1,7 раза.

На втором этапе исследований определялось влияние наклона участка положительной коррекции ВСХ на показатели дизеля. При этом диапазон корректирования топливоподачи на участке положительной коррекции оценивался коэффициентом положительного корректирования KМе пол= Мe mах/Ме ном. При расчетах переходных процессов дизеля типа КамАЗ-740 исследовалось четыре варианта наклона участка положительной коррекции с коэффициентами KМе пол=1,50; 1,35; 1,20; 1,05. При этом диапазон корректирования топливоподачи на участке отрицательной коррекции был практически неизменным и равным KМе отр= Мe n min /Ме ном=1,00.

Результаты расчетов переходного процесса разгона дизеля КамАЗ-740, представленные на рис. 4, свидетельствуют о том, что изменение диапазона корректирования топливоподачи на участке положительной коррекции, соответствующего изменению коэффициента KМе пол от 1,05 до 1,50, сопровождается сокращением продолжительности переходного процесса tп с 8,2 до 5,4 с (при допустимой нестабильности частоты вращения =1,5 %). Для базового варианта (характеристики 2 на рис. 4) величина tп составила 6,1 с.

а

б

в

г

Рисунок 3. Изменение параметров дизеля типа КамАЗ-740 в переходном процессе его разгона: а - содержания в ОГ оксидов азота CNOx; б - монооксида углерода CСO; в - несгоревших углеводородов CСНx; г – дымности ОГ Кх; 1 - hр n min=16,0 мм (KМе отр=1,24); 2 - hр n min=14,6 мм (KМе отр=1,00); 3 - hр n min=13,6 мм (KМе отр=0,83); 4 - hр n min=12,6 мм (KМе отр=0,65)

а

б

Рисунок 4. Изменение параметров дизеля типа КамАЗ-740 в переходном процессе его разгона: а - частоты вращения дизеля д; б - положения дозирующей рейки ТНВД hр; 1 - hр Мmax=16,7 мм (KМе пол=1,50); 2 - hр Мmax=16,0 мм (KМе пол=1,35); 3 - hр Мmax=15,1 мм (KМе пол=1,20); 4 - hр Мmax=14,2 мм (KМе пол=1,05)

Наклон участка положительной коррекции ВСХ оказывает заметное влияние и на показатели токсичности и дымности ОГ (см. рис. 5). При увеличении диапазона корректирования топливоподачи на участке положительной коррекции максимальные концентрации оксидов азота CNOx в ОГ дизеля типа КамАЗ-740 в переходном процессе его разгона возрастают. Их максимальное содержание в ОГ CNOx = 0,224 % отмечено при коэффициенте приспособляемости KМе пол = 1,50 (см. рис. 5,а). Вместе с тем, концентрации CNOx в ОГ сравнительно слабо зависят от исследованных значений коэффициента приспособляемости KМе пол.

Содержание в ОГ монооксида углерода ССО с увеличением диапазона корректирования топливоподачи на участке положительной коррекции также возрастает. Максимальная концентрация монооксида углерода в ОГ CСO=0,081 % соответствует коэффициенту приспособляемости KМе пол=1,50 (см. рис. 5,б). Однако и в этом случае осредненные для переходного процесса разгона дизеля значения концентрации CСO в ОГ для исследованного диапазона положительного корректирования топливоподачи отличаются незначительно.

Более значительное влияние диапазон корректирования топливоподачи на участке положительной коррекции ВСХ оказывает на содержание в ОГ углеводородов ССНх. Максимальная концентрация несгоревших углеводородов отмечена при коэффициенте приспособляемости KМе пол=1,50 и составляет CСНх=0,056 % (рис. 5,в). При уменьшении коэффициента приспособляемости до KМе пол=1,05 максимальное значение CСНх=0,046…0,047 % достигается лишь в период окончания переходного процесса.

а

б

в

г

Рисунок 5. Изменение параметров дизеля типа КамАЗ-740 в переходном процессе его разгона: а - содержания в ОГ оксидов азота CNOx; б - монооксида углерода CСO; в - несгоревших углеводородов CСНx; г – дымности ОГ Кх; 1 - hр Мmax=16,7 мм (KМе пол=1,50); 2 - hр Мmax=16,0 мм (KМе пол=1,35); 3 - hр Мmax=15,1 мм (KМе пол=1,20); 4 - hр Мmax=14,2 мм (KМе пол=1,05)

Наибольшее влияние диапазон корректирования топливоподачи на участке положительной коррекции ВСХ оказывает на дымность ОГ Кх. Максимальная дымность ОГ Kx=52 % по шкале Хартриджа имеет место при коэффициенте приспособляемости KМе пол=1,50 (см. рис. 5,г). Уменьшение коэффициента приспособляемости сопровождается быстрым снижением дымности ОГ, и при коэффициенте приспособляемости KМе пол=1,05 максимальная дымность ОГ в переходном процессе снижается до Kx=34 % по шкале Хартриджа, т.е. примерно в 1,5 раза.

Для оценки токсичности ОГ в переходном процессе разработана методика оценки суммарной токсичности ОГ дизеля. Она основана на решении задачи многокритериальной оптимизации переходного процесса с использованием метод свертки. При этом обобщенный критерий оптимальности для каждого из четырех рассматриваемых наклонов участков отрицательной и положительной коррекции ВСХ имеет вид:

где Jtпi, JNOxi, JCOi, JCHxi, JKxi – частные критерии оптимальности по продолжительности переходного процесса, содержанию в ОГ оксидов азота NOх, монооксида углерода СО, углеводородов СНх, дымности ОГ Kx. Частные критерии оптимальности по концентрациям основных токсичных компонентов в ОГ представлены в виде отношений определенных интегралов кривых изменения концентрации соответствующего компонента в переходном процессе i – го режима к базовому на расчетном временном участке t от 0 до tп max = 8,2 с – времени наиболее длительного из рассмотренных переходных процессов. Результаты расчетов, показывают, что с точки зрения обеспечения компромисса между динамическими показателями двигателя и его экологическими показателями наиболее предпочтительным является вариант формы участка положительной коррекции ВСХ с коэффициентом приспособляемости KМе пол=1,50.

Третья глава посвящена проблемам выбора параметров САР частоты вращения дизеля и оценке эксплуатационных показателей дизеля в автоколебательных процессах. Представлена методика выбора параметров электронного регулятора частоты вращения дизеля, построенная с использованием методов параметрической оптимизации САР и САУ и предусматривающая использование программного комплекса «Моделирование в технических устройствах (МВТУ)», разработанного под руководством к.н.т., доцента О.С. Козлова. При использовании этого программного комплекса исследованы переходные процессы сброса нагрузки в САР дизеля типа Д-240 (4 Ч 11/12,5) без наддува.

При моделировании САР управляющее воздействие подавалось на объект регулирования в виде суммы пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих закона регулирования. Оптимизируемыми параметрами рассматриваемой САР при ее параметрической оптимизации являлись коэффициенты ПИД-закона регулирования. В качестве критериев оптимальности использованы заброс регулируемого параметра в переходном процессе ymax, продолжительность переходного процесса tп. Кроме того, использован комплексный критерий, представляющий собой произведение величин tп и ymax.

Минимальное значение комплексного критерия качества получено при следующих значениях коэффициентов ПИД-закона: kп=14, kи=20 и kд=1,5. Эти значения приняты оптимальными. Данная методика может быть использована и для выбора значений других параметров электронного регулятора.

Резервом улучшения показателей топливной экономичности и токсичности ОГ дизеля является уменьшения нестабильности параметров на установившихся режимах работы дизеля с автоколебательными процессами. Предложена методика оценки топливной экономичности и токсичности ОГ в автоколебательных процессах дизеля, основанная на использовании обобщенной зависимости экономических и экологических показателей дизеля от коэффициента избытка воздуха. В этой методике предполагается, что из-за низкой инерционности системы топливоподачи и относительно большой инерционности системы воздухоснабжения в возникающем автоколебательном процессе скоростного режима колебательные изменения расхода топлива Gт не сопровождаются изменениями расхода воздуха Gв, и наблюдаются колебания коэффициента избытка воздуха, приводящие к ухудшению показателей топливной экономичности и токсичности ОГ.

Результаты расчетных исследований свидетельствуют о том, что относительное увеличение расхода топлива gе в автоколебательном процессе дизеля типа КамАЗ-740, работающего на номинальном режиме, составило 0,35%, а относительный рост содержания в ОГ нормируемых токсичных компонентов ОГ оказался равным: СNOx - 0,15 %, ССO - 0,36 %, ССНx - 0,34 %. При переходе к режимам с пониженной частотой вращения нестабильность скоростного режима усиливается. Так, на режиме внешней характеристики с минимальной частотой вращения n=600 мин-1 степень нечувствительности регулятора увеличивается до р=10-12%, возрастает и неравномерность подачи топлива от цикла к циклу. Это приводит к увеличению нестабильности скоростного режима до значений =10-15%. Кроме того, этот режим отличается невысоким коэффициентом избытка воздуха =1,35, близким к пределу дымления. Поэтому даже небольшие отклонения в автоколебательном процессе изменения частоты вращения приводят к существенному ухудшению показателей топливной экономичности и токсичности ОГ. В результате, при упомянутом значении удельный эффективный расход топлива gе в автоколебательном процессе увеличивается на 5-7%, концентрации в ОГ оксидов азота NOх - на 3-5%, монооксида углерода СО и углеводородов СНх - на 6-8% по сравнению с режимом с неизменным значением частоты вращения дизеля.

В четвертой главе приведены результаты исследований дизеля Д-246 (4 ЧН 11/12,5) дизель-электрического генератора АД-40 с электронным регулятором частоты вращения, имеющим параметры и настройки, полученные расчетным путем в третьей главе. Исследования осуществлялись на моторном стенде ОАО «НЗТА». Для привода дозирующего органа (рейки ТНВД) использован исполнительный механизм непрямого действия с электромеханическим преобразователем типа «сопло-заслонка».

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»