авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Эффективныхпоказателей тракторных дизелейэлектронным управлением топливоподачи

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ГалиуллинРустам Рифович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХПОКАЗАТЕЛЕЙ

ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

ТОПЛИВОПОДАЧИ

Специальность 05.04.02– тепловыедвигатели

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации насоискание ученой степени

доктора техническихнаук

Санкт-Петербург-Пушкин – 2009

Работа выполнена в ФГОУВПО «Башкирский государственный аграрныйуниверситет»

Научныйконсультант: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ и РБ

Баширов РадикМинниханович

Официальныеоппоненты: доктор технических наук,профессор

Сковородин ВасилийЯковлевич

доктор технических наук, профессор

Ефремов БорисДмитриевич

доктор технических наук, профессор

Русинов РостиславВикторович

Ведущаяорганизация:ФГОУ ВПО «Московскийгосударственный

агроинженерный университет имени

В.П. Горячкина»

Защитадиссертации состоится 30 октября 2009г. в 13.30 ч.на заседании диссертационного совета Д220.060.05 при Санкт-Петербургскомгосударственном аграрном университете поадресу: 196601, Санкт-Петербург-Пушкин,Петербургское шоссе, 2, ауд. 529.

Email: uchsekr@ spbgau.ru

С диссертацией можноознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО«Санкт-Петербургский государственныйаграрный университет».

Отзывы на автореферат,заверенные печатью Вашего учреждения,просим направлять в двух экземплярах поуказанному адресу на имя ученого секретарядиссертационного совета.

Авторефератразослан “____” _____________ 2009г.

Ученый секретарь

диссертационногосовета

доктор технических наук,профессорТ.Ю. Салова

ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальностьтемы. К тракторным дизелям,работающим в широких диапазонах частотвращения и нагрузок, причемнеустановившихся нагрузок, предъявляетсякомплекс довольно жестких требований по ихтехнико- экономическим показателям,важнейшими из которых являютсяэффективные, в частности мощностные итопливно –экономические, определяемыесоответствующими индикаторнымипоказателями и механическим к.п.д.

Эффективные показателинаиболее высокими оказываются при работена относительно больших, причем постоянныхнагрузках. С уменьшением нагрузки надвигатель, а также при переходе нанеустановившиеся нагрузки они заметноухудшаются.

Это во многом являетсярезультатом несовершенства нынеприменяемых аппаратуры топливоподачинепосредственного действия(обусловленного жестким приводом плунжераих насоса высокого давления (НВД)) имеханических регуляторов центробежноготипа (инертностью их действия). Из-за этихнедостатков при них трудно решаютсявопросы обеспечения оптимальных длякаждого режима работы параметровтопливоподачи.

В этой связиприменительно к тракторным дизелям особыйинтерес представляют появившиеся в последниегоды топливоподающие системы с аккумуляторнойаппаратуройтопливоподачи и малоинерционнымиэлектронными регуляторами.

При них относительнопросто регулируются почти все основныепараметры топливоподачи и, как следствие,не только улучшаются эффективныепоказатели работы двигателя, но исравнительно легко решаются и многиедругие проблемы, в частности сниженияжесткости процесса сгорания и токсичностивыхлопных газов. Вместе с тем следуетотметить, что разработанные за рубежомтакие системы, в частности типа Commоn Rail оказалисьвысокотребовательными к чистоте топлива и,в итоге, не всегда достаточноприспособленными к нашим условиям.



В последние годыэлектронные регуляторы стали применятьсяи в отечественных автомобильных дизеляхЯМЗ с топливоподающими системаминепосредственного действия, хорошоотработанными конструктивно итехнологически и оправдавшими себя втечение многолетней эксплуатации.

В этой связи большойпрактический интерес представляетдальнейшее совершенствование электронно-управляемых топливоподающих систем какаккумуляторного типа, так инепосредственного действия, особенноприменительно к тракторным дизелям.

Все это обуславливаетвысокую актуальность темы диссертационнойработы.

Работа выполнялась всоответствии с федеральной целевойпро­граммой«Повышение эксплуатационных показателейтопливоподающих систем тракторныхдизелей» (№ 281-3-3М МСХ и П РФ, 1995…97гг.),рес­публиканской программой «Научныеосновы создания ресурсосберегающихконструкций, методов эксплуатации иремонта сельскохозяйственной тех­ники» (№ 164/АН РБ,1993…2000гг., АН РБ) и государственной научно-технической программой «Повышениемашинно- технологического иэнергетического потенциалов сельскогохозяйства» (№18/8 с.х., 2008г.), выполнявшихся наос­новедоговорных работ с АН РБ, ОАО «Ногинский завод топливной аппаратуры», Уфимским тепловозоремонт-

ным заводом (ТРЗ) ирядом других предприятий и орга­низаций.

Цель работы – повышение эффективныхпоказателей тракторныхдизелей

электронным управлениемтопливоподачи.

Для достиженияпоставленной целипредусматривалось решение следующихзадач:

–разработать целесообразные схемыэлектронно- управляемых топливоподающихсистем, причем применимые для тракторныхдизелей, находящихся как в производстве,так и в эксплуатации;

– создатьматематические модели процессатопливоподачи предложенныхтопливоподающих систем;

–теоретическими исследованиями сиспользованием разработанных моделейуточнить основные параметры важнейшихэлементов электронно- управляемыхтопливоподающих систем;

–разработать основы методики расчета ипроектирования отдельных элементов и в целомэлектронно- управляемых топливоподающихсистем;

–разработать алгоритмы ипрограммы, обеспечивающие работу ихэлектронных регуляторов;

– сиспользованием полученных данныхуточнить разработанные схемы и создатьопытные варианты электронно- управляемыхтопливоподающих систем;

– провестибезмоторные и моторные исследованияразработанных электронно- управляемыхтопливоподающих систем и на основе анализаих результатов дать рекомендации поприменению их в тракторных дизелях.

Научную новизнуосновных положений, выносимых назащиту, представляют:

–математические модели процессатопливоподачи электронно- управляемыхсистем;

–методики расчета и проектирования основныхузлов электронно-управляемых топливоподающихсистем иразработки необходимых для обеспечения их работыбазовыхскоростныххарактеристик, а также корректирования степени нечувствительности электронногорегулятора;

–алгоритмы и программы, обеспечивающиемикропроцессорное управлениетопливоподачей в соответствии с условиямиработы тракторных дизелей;

– способыповышения топливной экономичностидизелей, снабженных электронно-управляемыми топливоподающими системами;

–разработанные электронно-управляемые системытопливоподачи сгидрозапорными(патенты РФ №2201523 и № 2201524) и обычнымифорсунками (патенты РФ № 2258823 и № 2301903) иустройство для оценкинеравномерности подачи топлива (патент РФ № 2301910).

Практическаяценность заключается вполученных обширных теоретических иэкспериментальных данных по оптимизациипараметров топливоподачи систем сэлектронными регуляторами и в указанныхвыше предложениях, представляющих научнуюновизну.

Объект исследования– тракторные дизели.

Предметисследования – влияние параметров топливоподачи наэффективные показатели тракторных дизелейс электронными регуляторами.

Методы исследований идостоверность результатов. Вначале велся теоретический анализ. Затемего результаты проверялисьэкспериментами, проведен-

денными по обычным илимногофакторным планам.

Безмоторные испытанияпроводились на стендах длярегулировки дизельной

топливной аппаратурыКИ-22205-01УХЛ4.2-ГОСНИТИ и КИ-22210-УХЛ4-ГОСТ15150-69, а моторные – настендах КИ- 5527-ГОСНИТИ и DS-926v и на станции

испытания дизелейУфимского тепловозоремонтного завода.

Достоверностьрезультатов исследованийобеспечивалась использованием

при экспериментах кромемногоцилиндровых также и одно- идвухцилиндровых двигателей, исключающихвлияние числа цилиндров на анализируемыепоказатели, высокоточных стандартныхдатчиков и сертифицированных средствиспытаний и измерений с лицензионнымипрограммными обеспечениями.Регистрирующее оборудование было собранона базе IBM PC Pentium IV и крейтовой системы LTC.Результаты испытаний обрабатывались припомощи специализированных и лицензионныхпрограммных пакетовнаучно-производственного предприятия«Мера» и ОАО «Автоматизированные системы»(г. Москва).

Апробация работы. Основные результаты работыобсуждены и одобрены на региональных,межрегиональных и международных научно-технических конференциях: «Достижениянауки –агропромышленному производству» – Челябинск: ЧГАУ, 2001,2002 г.г.; «Улучшение эксплуатационныхпоказателей двигателей тракторов иавтомобилей» –СПб. – Пушкин:СПбГАУ, 2002 г.; «Проблемы экономичности иэксплуатации ДВС в АПК СНГ» – Саратов: СГАУ, 2002г.;«Проблемы разработки и внедренияпрогрессивной сельскохозяйственнойтехники и оборудования» – Уфа: БГАУ, 2002 – 2009 г.г.; «Улучшениеэнергетических и экологическихпоказателей автотракторной техники»– Уфа: БГАУ, 2007г.; «Современные проблемы транспорта»– Ульяновск:УГСХА, 2007 г.; «Механизация,техническое обслуживание и ремонтмашин» – Чебоксары: ЧГСХА, 2007 г.; «Проблемыэнергообеспечения предприятий АПК исельских территорий» – СПб. – Пушкин: СПбГАУ, 2008г.

Реализациярезультатов исследований.Они рекомендованы МСХ РБ с.х. ремонтнымпредприятиям для модернизации находящихсяв эксплуатации тракторных дизелей иприняты Уфимским тепловозоремонтнымзаводом для модернизации тепловозныхдвигателей в процессе их ремонта,гарантийным представительством ОАО«Ногинский завод топливной аппаратуры» поУральскому региону ООО «Башдизель» дляиспользования при разработкеперспективных топливных систем, амонография и учебное пособие, изданные сиспользованием результатов исследований,широко используются в учебномпроцессе Башкирского ГАУ и ряда другихаграрных вузов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 47работ, в том числе монография, учебноепособие для студентов вузов, 9 статей вцентральных научных журналах, полученысвидетельство на регистрацию программыдля ЭВМ и 5 патентов Российской Федерации.

Структура и объемработы. Диссертациясостоит из двух томов. Том 1 включаетвведение, 5 глав, общие выводы,библиографический список и приложения(основной текст – 284 стр., 187 рисунков, 18 таблиц,библиографический список из 213наименований). Том 2 объемом 307 стр.состоит из шести приложений к диссертациии содержит программы для электронно-управляемых топливоподающих систем.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ

Во введении обоснована актуальностьработы, сформулированаее цель,указанынаучная новизна и практическаяценность.

В первой главе проанализировано влияние условийработы тракторных дизелей на показатели ихработы и сформулированы задачиисследования. При этом использованырезультаты собственных исследованийавтора и научно-исследовательских работАллилуева В.А., Астахова И.В., Баширова Р.М.,Болтинского В.Н., Габитова И.И., Грехова Л.В.,Голубкова Л.Н., Ефремова Б. Д., Иващенко Н.А.,Инсафуддинова С.З., Крутова В.И., КисловаВ.Г., Лышевского А.С., Маркова В.А, НиколаенкоА.В., Неговора А.В., Патрахальцева Н.Н.,Русинова Р.В., Сковородина В. Я.,Стефановского Б.С., Суркина В.И., ХачиянаА.С., Хомича А.З., Хватова В.А., Шкрабака В.С.,Эммиль М.В. и др.

Эффективностьвнедрения электронного управлениятопливоподачей определяется типомтопливоподающей системы.

Известные системы непосредственного действия приэлектронномуправлениипозволяют сравнительно просто обеспечитьуправление цикловой подачей. При регулированииопережения впрыска конструкция ихсущественно осложняется. Регулирование же давлениявпрыскивания при них представляет вообщесложную проблему.

У топливоподающихсистем аккумуляторного типа процессыподачи их НВД и впрыска топлива разделеныпо времени. Благодаря этому при нихоказывается ослабленной зависимостьпоказателей работы топливной системы отчастоты вращения и нагрузки двигателя и, врезультате, относительно просторегулируются все основные параметрытопливоподачи – цикловая подача, равномерностьтопливоподачи, опережение и давлениевпрыска топлива и др.

Практический интерес представляетто обстоятельство, что и усистем непосредственногодействия имеются определенныеаккумулирующие свойства.Разработка электронных регуляторов сучетом этого обстоятельства может существенно упростить и приних решение проблемы корректированияопережения и давления впрыска топливапо мере снижения частоты вращения инагрузки двигателя.

Решению этойпроблемы в определенной мере можетспособствовать и впрыск увеличеннойцикловой подачи топлива и на режимах малыхнагрузок, например, регулируя режимыработы двигателя путем отключенияцилиндров. Однако такое регулирование покаеще изучено совершенно недостаточно,особенно применительно к тракторнымдизелям.

В любом случаеприменительно к тракторным дизелямбольшой практический интереспредставляют топливные системы,оборудованные регуляторами электронноготипа. Аппаратура топливоподачи может бытьпри этом как аккумуляторного типа, так инепосредственного действия.

Во второй главе дан теоретическийанализ электронно- управляемых топливныхсистем.

При этом учтено, чторегулирование параметров топливоподачиперспективной микропроцессорной техникой,спроектированной для условий работытракторных дизелей, в значительной степенирасширяет функциональные возможностисистем топливоподачи.

Информационная модельтракторного дизеля смикропроцессорным управлениемпредставлена на рисунке 1.

Оптимальные значенияуправляемых параметров топливоподачи (х1, х2,…,

хz) должны обеспечиваться,естественно, исходя из требуемыхоптимальных значений выходных параметровдвигателя (у1,у2,…, уj) и возмущающегофактора –нагрузки на двигатель N. В соответствии с этим,микропроцессорный контроллер долженформировать импульсы на входахисполнительных механизмов ИМ1,ИМ2, …, ИМc с тем, чтобы онивырабатывали усилия F1, F2, …,Fc, обеспечивающие соответствующиережиму работы положения исполнительныхмеханизмов аппаратуры топливоподачи,например, рейки НВД, золотника идр.

 Рисунок 1 – Информационная модель-3

Рисунок 1 – Информационная модель тракторногодизеля с микропроцессорной системой управлениятопливоподачей: I и II– регулятори аппаратура топливоподачи; III – микропроцессорныйконтроллер





Система уравнений,описывающая связь сигналов между входом вдвигательи

выходом из него, с учетом нагрузки надвигатель может бытьзаписана ввиде:

х1 =f1(N,y1, y2,…, yj);

х2 = f2(N, y1,y2,…, yj); …

хz = fz(N, y1,y2,…, yj).


(1)

При j+1входах и cвыходах микропроцессорногоконтроллера формируемые им импульсымогут описыватьсясистемой уравнений:

U1 =f1(N,y1, y2,…, yj);

U2 = f2(N,y1, y2,…, yj); …

Uc = fc(N,y1, y2,…, yj).


(2)

Возможное числоразличных сочетаний параметров, входящих всистему 2, определяется при этом повыражению:

L = р1j+1 + р2j+1 + … + рcj+1,(3)

где р – число уровнейуправляемых параметров.

Для упрощенияцелесообразно рассматривать лишьосновные наиболее существенныепараметры модели. Таковыми являются изчисла параметров управляемых – цикловая подачаqц и суммарная (межсекционная имежцикловая) степень неравномерноститопливоподачи , опережение и давление впрыскаРв, число работающих цилиндров i и количество подачтоплива m;выходных –удельный эффективный расход топливаgе и частота вращения коленчатого валаn;возмущающих – нагрузка N.

В соответствии с этиммогут выделяться системы аккумуляторноготипа и непосредственного действия, причемкаждая из них может отличаться методамирегулирования режимов работы двигателя– воздействиемна цикловую подачу, изменением давленияначала впрыска, выключением частицилиндров, пропуском отдельных подач идр.

Как видно, тракторныйдизель представляет весьма сложнуюсистему, составные элементы которойвзаимно влияют друг на друга. В такихусловиях оптимальная система сэлектронным регулированием может бытьразработана лишь в случае приспособления,с одной стороны, системы топливоподачи кэлектронному регулятору (подбором методоврегулирования параметрами топливоподачи)и, с другой, приспособления электронногорегулятора к самой системе топливоподачи(выбором исполнительного механизма иразработкой соответствующих алгоритма ипрограммы управлениятопливоподачей).

Системы с электроннымрегулированием могут бытьизображены по схемам

рисунка 2. Их электронныйрегуляторпредставляет исполнительныймеханизм,

управляемый заложенной в память микропроцессорногоконтроллера программой.

В зависимости отпринятого принципа действия электронныхрегуляторов регулирование можетосуществляться непрерывно, дискретно иликомбинированно (рисунок 2).

При аккумуляторномвпрыске (рисунок 2, в) параметрытопливоподачи мало зависятот режимов работы двигателя и к тому жемогут регулироватьсясравнительнопросто; давление впрыска–воздействием на подачу НВД, опережение ивеличинаподачи – намомент и продолжительность соединенияаккумулятора с форсункой.

а) в)


б)


Рисунок 2 – Функциональные схемы электронно-управляемых топливоподающих системнепосредственного действия сиспол-

нительнымимеханизмами (ИМ) с непрерыв-



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.