Колебательные процессы в тракторе. Структура низкочастотных динамических процессов в тракторе. Структурная схема САР угловой скорости вала двигателя, страница 7

6.3.2. Динамическая регуляторная характеристика двигателя

Форма нелинейности регуляторной характеристики такова, что недоиспользование мощности имеет место всегда при действии на двигатель переменного момента сопротивления.

С повышением нагрузки недоиспользование мощности начинается, когда максимальный крутящий момент (М_к+∆М_К)периодически превышает номинальное значение и работа двигателя соответственно переходит с регуляторного на корректорный участок характеристики. При неизменной амплитуде колебаний нагрузки ∆М_К и повышении среднего уровня загрузки двигателя М_к до номинального недоиспользование мощности двигателя увеличивается. При постоянной средней загрузке двигателя и увеличении амплитуды ее колебаний недоиспользование мощности также увеличивается.

Принятая гипотеза снижения мощности двигателя позволяет рассчитать динамическую регуляторную характеристику двигателя по известной статической регуляторной характеристике, аппроксимированной с учетом рассмотренного метода. Далее задают, последовательно увеличивая (уменьшая) несколько средних значений переменного момента сопротивления (крутящего момента двигателя), начиная с такого, при котором его наибольшее (наименьшее) значение (±ΔМ_с) достигает точки номинального режима, характеризуемого стыком корректорного и регуляторного участков характеристики. На рисунке 6.5 — это тт. М₁, M₂, М₃, М₄ и М₅. Вначале выполняют расчет и построение для варианта статического воздействия на двигатель. На оси абсцисс можно найти угловую скорость вала, соответствующую каждому из принятых значений момента, если опустить перпендикуляр на ось абсцисс из тт. а, b, с, d и e на графике статической характеристики (это построение не выполнено, чтобы не затемнять рисунок.). Далее по рассмотренному выше алгоритму определяют средние значения  с учетом переменного характера установленных моментов . На линиях М₁-а, М₂-b, М₃-с, M₄-d и М₅-е обозначают точки, соответствующие , , ,  и , аналогичные т. е' на рисунке 6.4. Это будут тт. b₁, c₁ и d₁. Соединив их между собой и с тт. а и е, получают теоретическую динамическую регуляторную характеристику двигателя.

В общем случае корректорный участок регуляторной характеристики возле точки стыка с регуляторным участком носит нелинейный характер. Это также необходимо учитывать при определении "расслоения" регуляторной характеристики. Нелинейность корректорного участка осложняет аппроксимацию детерминированной функциональной зависимости ω_д=f(М_к), описывающую статическую регуляторную характеристику.

Используются различные способы аппроксимации корректорного участка: в виде полиномов различной степени; линейной зависимостью; линейной зависимостью с гиперболическим участком и др.

Рисунок 6.5 - Статическая (—) и динамическая (– – –) регуляторные характеристики двигателя

Наиболее просты и достаточно точны линейная и кусочно-линейная аппроксимации. Реализацию корректорного участка регуляторной характеристики конкретного двигателя получают по результатам его стендовых испытаний или путем расчета по известным зависимостям из теории ДВС.

Следует отметить, что регуляторная характеристика топливного наcoca высокого давления, отражающая зависимость цикловой подачи от угловой скорости кулачкового вала q_ц=f(ω_д), не отличается по форме от характеристики М_к=f(ω_д). Посредством жесткой кинематической связи колебания угловой скорости коленчатого вала двигателя передаются кулачковому валу топливного насоса, что вызывает изменение регуляторной характеристики q_ц=f(ω_д), аналогичное изменению регуляторной характеристики двигателя. Динамическая регуляторная характеристика топливного насоса отражает снижение среднего значения цикловой подачи топлива по сравнению со статической регуляторной характеристикой. Именно этим и объясняется снижение крутящего момента и мощности двигателя на том участке его регуляторной характеристики, на котором вследствие колебаний угловой скорости происходит «расслоение» регуляторной характеристики топливного насоса.

6.3.3. Коэффициент загрузки двигателя