Исследования по совершенствованию алгоритмов управления тепловозом (ТЭ10), страница 3

Угловая скорость ротора турбокомпрессора, давление наддува и расход воздуха изменяются незначительно, поэтому коэффициент из­бытка воздуха уменьшается с 2,5 до 1,46; существенно увеличивается температура газов на выходе из поршневой части дизеля (с 690 до 1070 К), однако температура газов перед турбиной из-за потерь тепла на нагрев корпусных деталей выпускного тракта увеличивается толь­ко до 716 К. Давление газов перед турбиной выше давления в ресивере; происходит интенсивный заброс выпускных газов в ресивер и повышение в нем температуры рабочего тела с 340 до 383 К.

Этап II. Начиная с 10-й секунды вступает в действие корректор подачи топлива и мощности нагрузки. С этого момента подача топ­лива и часть мощности нагрузки изменяются в соответствии с измене­нием давления воздуха в ресивере (рис. 2.2). Происходит некоторое снижение мощности генератора, и в дальнейшем мощность внешней нагрузки определяется только изменением мощностей агрегатов соб­ственных нужд тепловоза и генератора в зависимости от угловой скорости коленчатого вала дизеля. В период с 10-й по 35-ю секунду угловое ускорение коленчатого вала не соответствует заданному и сни­жается до 1,17 рад/с². Угловое ускорение существенно зависит от харак­теристики ограничителя подачи топлива и уровня мощности нагрузки генератора, изменяющейся по кривой 2 (рис. 2.3.). В расчете был при­нят достаточно низкий уровень мощности нагрузки, поэтому общее время переходного процесса сравнительно невелико.

Ограничительные характеристики корректоров подачи топлива дизель - генерато­ров 2В9ДГ в зависимости от давления наддува

Рис. 2.2.

1' — дымности; 1" — по температуре выпускных га­зов (по теплонапряженности); 2 — по мощности на­грузки; 3— по коэффициенту избытка воздуха

Ограничительные характе­ристики корректоров подачи топли­ва дизель - генератора 2В9ДГ в зави­симости от угловой скорости колен­чатого вала

30   40   50   60   70   80  , рад/с

Рис. 2.3.

1 —  по тепловозной характеристике; 2 — по генераторной

В этот период угловое ускорение коленчатого вала и время переходного процесса су­щественно зависят от точности настройки корректора и генераторной характеристики.

Существенная чувствительность показателей качества процесса к настройке характеристик является основным недостатком рассматри­ваемого закона управления. Чувствительность к настройке может быть уменьшена дополнительным снижением уровня мощности тяго­вого генератора в зависимости от угловой скорости коленчатого вала по характеристике 2 (см. рис. 2.3.).

Ограничение подачи топлива в зависимости от давления наддува позволяет поддерживать заданное топливно-воздушное соотноше­ние в соответствии с принятой характеристикой кривая 1 (см. рис. 2.2.). Постоянству топливно-воздушного соотношения соответствует кри­вая 3 (см. рис. 2.2.). Излом характеристики 1 при давлении наддува 0,12 МПа позволяет согласовать параметры рабочего процесса с су­ществующими допусками на показатель дымности и температуру выпускных газов перед турбиной. Изменения этих параметров за­висят не только от топливно-воздушного соотношения — коэффи­циента избытка воздуха, но и от длительности процессов, расхода воздуха, цикловой подачи и т. п.

В рассматриваемом процессе допускаемый коэффициент избытка воздуха уменьшается в первый период времени в соответствии с пред­полагаемым допустимым значением показателя дымности до момен­та, когда температура газов перед турбиной достигнет предельного в переходном процессе значения 940 - 960 К. Затем допускаемая подача топлива снижается с темпом, обеспечивающим примерное постоян­ство температуры газов перед турбиной. Приведенные рассуждения принимались за основу при разработке вида ограничительной харак­теристики, применяемой для дизелей типа Д49.

Практически идеальное изменение допустимых параметров рабо­чего процесса во времени не всегда достигается вследствие неточнос­ти настройки характеристик и трудности поддержания их в течение заданного срока эксплуатации. Однако наличие ограничения подачи топлива даже при грубой визуальной настройке всегда приводит к снижению уровня дымности и максимальной температуры газов пе­ред турбиной.

В период работы дизеля с ограниченной корректором подачей топ­лива и мощностью нагрузки происходит повышение температуры га­зов на выходе из дизеля до 1170 К (- 900 °С), увеличиваются угловая скорость ротора турбокомпрессора с 250 до 1450 рад/с, давление над­дувочного воздуха с 101,5 до 176 кПа. На 27-й секунде прекращается заброс газов в выпускной коллектор, улучшается газообмен в ци­линдрах дизеля в результате увеличения расхода продувочного воз­духа.

Этап III. В период с 34-й по 57-ю секунду не происходит ограни­чения подачи топлива и мощности нагрузки корректором. Вступает в действие система «объединенного регулирования» угловой скоростью и мощности тяговой передачи. Характерной особенностью процесса на этом этапе является возможность существенного увеличения углового ускорения коленчатого вала, так как механизм временной задержки перемещения штока сервомотора затяжки всережимной пружины опе­режает фактическое изменение угловой скорости коленчатого вала в период работы корректора подачи топлива.