Modeling and computational experiment in order to reduce the minimum rotational speed of a marine diesel engine at load and idle
Authors: Горелик Г.Б. , Даничкин В.Н. , Мозолев О.Н. , Чистяков А.Ю. 
Published: March 2022

В статье приведены результаты расчетного эксперимента по моделированию возможности улучшения процессов топливоподачи судового дизеля с целью снижения минимальных устойчивых оборотов при работе под нагрузкой и холостом ходе путем отключения половины цилиндров с помощью оригинального устройства и при использовании водотопливной эмульсии. В расчетном эксперименте путем воздействия периодическими колебаниями определенной частоты и амплитуды на рейку насоса высокого давления дизеля удалось обеспечить отключение половины цилиндров из работы. При этом имитировалось восстановление режима нагрузки путем задания координаты рейки с помощью соответствующего идентификатора математической модели топливной аппаратуры. Работа системы автоматического регулирования частоты была обеспечена без изменения каких либо настроек системы. Оценка качества работы топливной аппаратуры дизеля на малых режимах проведена на базе моделирования процессов топливоподачи с использованием критерия стабильности последовательных циклов впрыскивания, что позволило расширить рабочий диапазон дизеля в сторону малых режимов нагрузок и, тем самым, обеспечить требования действующего ГОСТ 10150-88 с улучшением качества управления топливной аппаратурой и повысить эффективность использования дизеля в реальных условиях его эксплуатации. Показано, что совмещение расчетного эксперимента с моделированием процессов топливоподачи позволяет решить сложную техническую задачу по расширению рабочего диапазона дизеля в части обеспечения возможности снижения минимальных устойчивых оборотов холостого хода и под нагрузкой.

The article presents the results of a computational experiment to simulate the possibility of improving the fuel supply processes of a marine diesel engine in order to reduce the minimum stable rotation speed when operating under load and idling by disconnecting half of the cylinders using an original device and using a water-fuel emulsion. In a calculated experiment, by the action of periodic oscillations of a certain frequency and amplitude on the diesel high-pressure pump rail, it was possible to ensure that half of the cylinders were disconnected from operation. In this case, the load mode restoration was simulated by specifying the rail coordinate using the corresponding identifier of a fuel equipment mathematical model. The operation of automatic frequency control system was ensured without changing any system settings. Evaluation the operation quality of a diesel fuel equipment at low modes was carried out on the modeling basis of a fuel supply processes using the stability criterion of successive injection cycles, which made it possible to expand the diesel engine operating range towards low load modes and, thereby, to meet the requirements of the current GOST 10150-88 with improved fuel equipment control quality and to increase the efficiency of using a diesel engine in real operation conditions of its. It is shown that the combination of the computational experiment with the fuel supply processes simulation allows solving a complex technical problem of expanding the operating range of a diesel engine in terms of ensuring the possibility of reducing the minimum stable idle speed and under load.