Исследование системы автоматического регулирования частоты вращения дизельного двигателя
Аннотация
Для повышения топливной экономичности и снижения выбросов токсичных компонентов с отработавшими газами дизельных двигателей необходимо обеспечить точное поддержание частоты вращения коленчатого вала. Эта функция возлагается на систему автоматического регулирования частоты вращения двигателя. В настоящее время преимущественное распространение в двигателестроении получили регуляторы частоты вращения, работающие по принципу Ползунова-Уатта. Однако эти регуляторы не всегда обеспечивают требуемые показатели статической точности регулирования частоты вращения и динамические показатели процесса регулирования. В статье исследована возможность улучшения названных показателей путём использования в регуляторе частоты вращения дизельного двигателя типа ЗМЗ 514 (4 ЧН 8,7/9,4) последовательно включённых корректирующих звеньев. В качестве такого звена рассмотрено корректирующее инерционно-форсирующее звено. С использованием программного комплекса SimInTech проведены расчёты переходных процессов наброса нагрузки на двигатель, оснащённый штатным регулятором частоты вращения и регулятором с последовательно включённым корректирующим звеном. Проведена оптимизация структуры и параметров рассматриваемого регулятора частоты вращения.
Об авторах
Владимир Анатольевич Марков
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия
Россия
д-р техн. наук, проф.
Филипп Борисович Барченко
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия
Россия
канд. техн. наук, доц.
Евгений Федорович Поздняков
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия
Россия
канд. техн. наук, зав. лаб.
Олег Николаевич Слепцов
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия
Россия
канд. техн. наук, доц.
Ярослав Вадимович Смоликов
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия
Россия
студент
Список литературы
1. Heywood, J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals / J.B. Heywood. – Second Edition. – New York: McGraw-Hill Education, 2018. – 1721 p.
2. Folkson, R. Alternative Fuels and Advanced Vehicle Technologies for Improved Environmental Performance / R. Folkson, S. – Sapsford. Sawston, Cambridge: WoodheadPublishing, 2022. – 798 p.
3. Грехов, Л. В. Топливная аппаратура и системы управления дизелей : учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 101200 - "Двигатели внутреннего сгорания", направлению 651200 - "Энергомашиностроение" / Л. В. Грехов. – 2-е издание. – Москва : Легион-Автодата, 2005. – 344 с. – ISBN 5-88850-187-5. – EDN QMKETX.
4. Марков, В. А. Проблемы и перспективы совершенствования систем автоматического управления и регулирования теплоэнергетических установок / В. А. Марков // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. – 2024. – № 1(148). – С. 128-155. – EDN HKCYSS.
5. Марков, В. А. Тенденции совершенствования систем автоматического управления и регулирования теплоэнергетических установок / В. А. Марков // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. – 2023. – № 1(144). – С. 97-126. – DOI 10.18698/0236-3941-2023-1-97-126. – EDN DXCWRC.
6. A Hybrid End-to-End Control Strategy Combining Dueling Deep Q-network and PID for Transient Boost Control of a Diesel Engine with Variable Geometry Turbocharger and Cooled EGR / B. Hu, J. Li, S. Li, J. Yang // Energies. – 2019. –Vol. 12, Issue 19. – P. 3739.
7. Optimization of Air-Fuel Ratio Control of Fuel-Powered UAV Engine Using Adaptive Fuzzy-PID / Y. Wang, Y. Shi, M. Cai, W. Xu // Journal of the Franklin Institute. – 2018. – Vol. 355, Issue 17. – P. 8554-8575.
8. Design and Optimization of a Novel Electrically Controlled High Pressure Fuel Injection System for Heavy Fuel Aircraft Piston Engine / K. Zhang, X. Huang, X.I.E. Zhifeng, M. Zhou // Chinese Journal of Aeronautics. – 2018. – Vol. 31, Issue 9. – P. 1920-1928.
9. Автоматизация настройки ПИ-регулятора системы управления давлением топлива в аккумуляторной топливной системе дизеля / П. В. Душкин, А. А. Савастенко, С. С. Ховренок [и др.] // Двигателестроение. – 2023. – № 1(291). – С. 51-63. – DOI 10.18698/jec.2023.1.51-63. – EDN YTUHPQ.
10. Разработка быстродействующей модели для проверки алгоритмов управления дизельной аккумуляторной топливной системой / Л. Н. Голубков, П. В. Душкин, А. А. Савастенко [и др.] // Двигателестроение. – 2024. – № 3(297). – С. 14-20. – EDN ESYBXQ.
11. Расчетные исследования динамических качеств комбинированной силовой установки с поршневым двигателем / В. А. Марков, Ф. Б. Барченко, О. Н. Слепцов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2024. – № 2(767). – С. 70-86. – EDN DKZMUV.
12. Поздняков, Е.Ф. Анализ эффективности использования регулятора частоты вращения с последовательно включёнными корректирующими звеньями в дизельном двигателе дизель-генераторной установки: специальность: 05.04.02: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Поздняков Е.Ф.; МГТУ им. Н.Э. Баумана. – Москва, 2009. – 150 с.
13. Моделирование системы автоматического регулирования частоты вращения дизельного двигателя / В. А. Марков, Е. Ф. Поздняков, В. В. Фурман, С. В. Плахов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2019. – № 7(712). – С. 35-46. – DOI 10.18698/0536-1044-2019-7-35-46. – EDN RNVPOA.
14. Среда динамического моделирования технических систем SimInTech: Практикум по моделированию систем автоматического регулирования / Б.А. Карташов, Е.А. Шабаев, О.С. Козлов, А.М. Щекатуров. – Москва : ДМК Пресс, 2017. – 424 с.
15. Щекатуров, А.М. SimInTech: методика моделирования динамики паротурбинной установки / А.М. Щекатуров, А.Р. Корсаков. – Москва: ДМК Пресс, 2021. – 242 с.
Рецензия
Рецензент: С.В. Путинцев, д-р техн. наук, проф., МГТУ им. Н.Э. Баумана
Просмотров:
66
