Составление функциональной схемы системы автоматического регулирования частоты двигателя внутреннего сгорания и анализ принципов регулирования

Структурные схемы системы автоматического регулирования частоты (САРЧ) вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Конструктивная и функциональная схемы САРЧ ДВС. Принципы регулирования, уравнение переходного процесса двигателя.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 07.01.2013
Размер файла 531,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белорусский национальный технический университет

Кафедра "Двигатели внутреннего сгорания"

Группа 101316

ДОМАШНЯЯ РАБОТА

по дисциплине: "Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания"

на тему: " Составление функциональной схемы системы автоматического регулирования частоты двигателя внутреннего сгорания и анализ принципов регулирования "

Исполнитель: П.С. Заяц

Руководитель: М.П. Бренч

2010

Содержание

  • 1. Структурные схемы системы автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала ДВС
  • 1.1 Конструктивная схема САРЧ ДВС с регулятором частоты вращения от дизеля УД-6
  • 1.1.1 Конструктивная схема САРЧ
  • 1.1.2 Описание работы регулятора
  • 1.2 Функциональные схемы САРЧ ДВС
  • 1.2.1 Функциональная схема САРЧ ДВС на метауровне
  • 1.2.2 Функциональная схема САРЧ ДВС на макроуровне
  • 1.2.3 Функциональная модель ДВС на расширенном макроуровне
  • 3. Принципы регулирования
  • 2.1 Образования принципов регулирования
  • 2.2 Уравнение переходного процесса двигателя с РЧВ
  • Список использованной литературы

1. Структурные схемы системы автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала ДВС

1.1 Конструктивная схема САРЧ ДВС с регулятором частоты вращения от дизеля УД-6

1.1.1 Конструктивная схема САРЧ

Рисунок 1 - Конструктивная схема САРЧ ДВС.

1 - конусная тарелка;

2 - крестовина;

3 - шары;

4 - плоская тарелка муфты;

5 - муфта;

6 - упорный подшипник;

7 - ролик;

8 - рычаг переводной;

9 - рычаг пружины;

10 и 11 - пружины;

12 - рычаг;

13 - тяга;

14 - зубчатая рейка;

15 - рычаг управления двигателем;

16 - кулачковый вал ТНВД;

17 и 18 - упор.

1.1.2 Описание работы регулятора

При запуске двигателя через рычаги 12 и 15 оказывается воздействие на рычаг пружины 9. Рычаг 9 поворачиваясь на оси, растягивает пружину 11 и воздействует на рычаг 8, который посылает зубчатую рейку 14 топливного насоса в правую сторону. Устанавливается определённая подача топлива.

В процессе работы двигателя вместе с кулачковым валиком топливного насоса вращается крестовина 2 и шары 3. При увеличении оборотов под воздействием возросших центробежных сил шары 3, перемещаясь по конусной тарелке 1, толкают подвижную плоскую тарелку 4 в сторону рычага 8. Движение тарелки передается через упорный подшипник 6 и втулку 5 на ролик 7 переводного рычага 8, который, поворачиваясь на оси, перемещает зубчатую рейку 14 насоса в левую сторону, т.е. в сторону уменьшения подачи топлива. При этом преодолевается усилие двух пружин 10 и 11. Пружина 11 работает в режиме от 500 до 900 об/мин, а при оборотах свыше 900 включается в работу пружина 10, имеющая в проушинах овальные отверстия.

При перемещении зубчатой рейки в левую сторону, обороты коленчатого вала двигателя снижаются, а вместе с ними снижаются обороты крестовины регулятора. Центробежная сила шаров падает, и растянутые пружины заставляют рычаг 8 переместить зубчатую рейку 14 вновь в сторону увеличения подачи топлива.

При установившемся режиме работы двигателя центробежные силы шаров уравновешиваются силами растянутых пружин, что и обеспечивает равномерную работу дизеля. Перестановкой рычага управления 15 создается различное натяжение пружин регулятора, что, в свою очередь, определяет число оборотов двигателя. При пуске и прогреве дизеля необходимо поддерживать скоростной режим в пределах 500-800 об/мин.

Если бы двигатель работал на этих скоростях без регулятора, то в результате пропуска вспышек в отдельных цилиндрах из-за слабого распыления топлива, он мог бы заглохнуть. Двигатель пришлось бы сразу после запуска переводить на повышенные обороты, что приводит к преждевременному износу вкладышей коренных подшипников коленчатого вала. Наличие регулятора исключает эту необходимость. Как только двигатель начнёт уменьшать обороты, регулятор автоматически переведет зубчатую рейку в сторону увеличения подачи топлива и тем самым обеспечит поддержание заданного числа оборотов. Если же двигатель, работающий на эксплуатационном режиме, полностью разгрузить, то число оборотов коленчатого вала резко повышается и, не имея регулятора, двигатель мог бы пойти в разнос, но регулятор автоматически уменьшает подачу топлива и предохранит двигатель от разноса. Перемещение рукоятки 15, а, следовательно, и рычага 12 дает возможность установить любые обороты двигателя вплоть до максимальных. Фактически рычаг 15 является рычагом управления скоростным режимом двигателя. Минимальный и максимальный угол поворота рычага 15 ограничивается упорными винтами, имеющиеся снаружи на приливе корпуса регулятора. Винт 17 ограничивает поворот рычага при установлении минимальных оборотов, винт 18 ограничивает максимальные холостые обороты (винт максимальных холостых оборотов). Положение винтов фиксируется на заводе при регулировки дизеля на мощность, после чего винты контрятся проволокой, и пломбируются. Нарушать заводскую пломбировку запрещается.

регулирование автоматическое двигатель сгорание

1.2 Функциональные схемы САРЧ ДВС

Структура САУ (САР) - совокупность частей системы, на которые она может быть разделена по определённым признакам и где показаны пути взаимодействий между частями.

Функциональная структура САУ (САР) - структура, где каждая часть предназначена для выполнения определённой функции (действия).

Функциональная схема двигателя - графическое изображение структуры двигателя, где каждая часть предназначена для выполнения определённого действия, где показаны связи между ними.

В описании функции каждого элемента используют глагол.

Функциональные схемы позволяют понять общие принципы устройства технического объекта и на основе этого решить задачу систематизации многообразных конструктивных решений объекта.

Функциональные схемы позволяют понять общие принципы устройства технического объекта и на основе этого решить задачу систематизации многообразных конструктивных решений объекта.

Рисунок 2 - Структурирование функциональной модели теплового двигателя внутреннего сгорания

Совокупность ПП, РТ и КП назовём функциональным модулем с именем "Тепловой преобразователь энергии" (ФМ "ТПРЭ"). Данный функциональный модуль представляет собой графическую интерпретацию понятия "двигатель" и показывает схему преобразования химической энергии топлива в механическую с помощью соответствующих функциональных элементов.

Таблица 1 - Конструктивные элементы САРЧ ДВС и их функции

Элементы конструктивной схемы

Функциональные схемы

Название

Функция

Функциональное назначение

Название

ДВС

Преобразует энергию

Тепловой преобразова-тель энергии

ТПРЭ

Объект управления (ОУ)

ТНВД

Подает топливо

Устройство подачи топлива

УПТ

Рейка 14

Регулирует подачу топлива

Регулирующий орган

РО

Водитель

Рычаг 15

Управляют двигателем

Рычаг управления двигателем

РУД

Устройст-во планирования управле-ния (УПУ

АР

Пружины 10,11

Задают частоту вращения

Задатчик частоты вращения

ЗД

Шары 3, конус-ная тарелка 1, плоская тарел-ка 4

Измеряют частоту вращения

Измеритель частоты вращения

ИЗМ

Чувствительный элемент (ЧЭ)

Муфта 5

Сравнивает центробежные силы и силы пружины

Элемент сравнения

ЭС

Переводной рычаг 8

Преобразует ход муфты в ход рейки

Преобразователь хода муфты

ПРМ

Исполни-тельный механизм (ИМ)

На основании таблицы 1 составим функциональные схемы САРЧ.

1.2.1 Функциональная схема САРЧ ДВС на метауровне

Рисунок 3 - Функциональная схема САРЧ ДВС на метауровне

1.2.2 Функциональная схема САРЧ ДВС на макроуровне

Рисунок 4 - Функциональная схема САРЧ ДВС на макроуровне

1.2.3 Функциональная модель ДВС на расширенном макроуровне

Рисунок 5 - Функциональная модель ДВС на расширенном макроуровне

Регулятор - это устройство, вырабатывающее необходимое воздействие на объект управления. РЧВ включает измеритель, элемент сравнения, задатчик, исполнительный механизм.

Алгоритм функционирования РЧВ - регулятор должен обеспечить задание скоростного режима; поддержание заданной частоты вращения при изменении нагрузки.

Управляемый параметр - частота вращения.

Управляющий фактор - цикловая подача топлива.

Управляющий сигнал - ход муфты.

Управляющее силовое воздействие - перемещение верхней кромки переводного рычага.

Алгоритм функционирования РЧВ - регулятор обеспечивает задание скоростного режима и поддерживает заданную частоту вращения при изменении нагрузки.

Алгоритм управления процессом регулирования частоты вращения:

а) Управление или желаемое изменение скоростных режимов - воздействие извне от водителя на РУД и фиксирование его в желаемом положении;

б) Управление по отклонению управляемого параметра или регулирование - при отклонении управляемого параметра УП ДВ от заданного значения необходимо обеспечить силовое воздействие на регулирующий орган с целью изменения управляющего фактора (цикловой подачи) по заданному закону

,

что обеспечивает отрицательную обратную связь в регуляторе.

3. Принципы регулирования

2.1 Образования принципов регулирования

Рисунок 6 - Схема образования принципов регулирования.

Регулятор, действие которого основано на принципе Ползунова-Уатта, включается в работу только тогда, когда регулируемый параметр уже отклонился от своего значения на равновесном режиме, при чём это включение тем интенсивнее, чем больше отклонение.

2.2 Уравнение переходного процесса двигателя с РЧВ

по принципу Ползунова-Уатта

Определим математическую модель САРЧ в отклонениях от установившегося режима.

Данные уравнения описывают САРЧ с ДВС по принципу Ползунова-Уатта. Учитывая, что ч и з - внутренние координаты системы, преобразуя, получим:

Последнее уравнение - уравнение САРЧ принципу Ползунова-Уатта. Получим уравнение САРЧ с РЧВ по принципу Ползунова-Уатта. Общий интеграл такого уравнения при Д =1,0 и сбросе нагрузки (Д = - 1,0) имеет вид:

Отсюда уравнение переходного процесса САРЧ по принципу Ползунова-Уатта будет иметь вид:

преобразуя, получим:

.

Сопоставление полученного общего интеграла САР с общем интегралом двигателя показывает, что

.

Следовательно, принцип Ползунова-Уатта обеспечивает повышение устойчивости и качества работы системы. При установке на двигателе такого регулятора переходный процесс может быть сходящимся (при ), а система автоматического регулирования - устойчивой, когда сам двигатель неустойчив, если при этом .

Применение регулятора частоты вращения, работающего по принципу Ползунова-Уатта, на дизелях обеспечивает повышение устойчивости САРЧ по сравнению с собственно ДВС и улучшает качество переходного процесса по быстродействию.

График устойчивости переходного процесса САРЧ ДВС по принципу Ползунова-Уатта

Рисунок 8 - График устойчивости переходного процесса САРЧ ДВС по принципу Ползунова-Уатта

Схема регулятора, работающего по принципу Ползунова-Уатта

Рисунок 7 - Схема регулятора, работающего по принципу Ползунова-Уатта: 1-бак (регулируемый объект); 2-поплавок (измерительный элемент); 3-заслонка (регулирующий элемент); 4-задатчик; H-высота уровня воды (регулируемый параметр); Q1-приток воды в бак; Q2-расход воды из бака.

Список использованной литературы

1. Крутов В.И. Автоматическое регулирование и управление ДВС. М.: 1989.

2. Автушко В.П., Бренч М.П. и др. Автоматика и автоматизация производственных процессов. Мн.: 1985.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.