Система регулирования силовой установки танка для получения внешней характеристики с участком постоянной мощности

Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использована при создании двигателей, обеспечивающих сохранение постоянной мощности в широком диапазоне частот вращения.
С ростом энергонасыщенности танков степень использования их энергетических возможностей уменьшается. Коэффициент использования мощности силовой установки (СУ) танка составляет в пределах 0,5-0,75, т.е. энергетические возможности танка используются не в полном объеме или нерационально.
Низкая загрузка СУ танков, прежде всего, является следствием ограничения скорости движения машин, как правило, вызванного интенсивным изменением дорожно-грунтовых условий (ДГУ), в которых применяется объект.
В связи с этим становится очевидным, что совершенство работы дизеля (СУ) на расчетном режиме сводится на «нет» за счет его низкой приспособленности к неустановившимся нагрузочным и скоростным режимам, характерным для эксплуатации танка.
Существенным резервом в решении данной проблемы является адаптация энергетических параметров СУ танка к реальным условиям эксплуатации путем обеспечения рациональных мощностных параметров СУ. Это достигается путем непрерывного совершенствования конструкций ТНВД с целью оптимизации подачи топлива на всех режимах работы дизеля.
Известна конструкция ТНВД с воздушным клапаном, позволяющим подать дополнительное количество воздуха в цилиндры дизеля [1].
Данная конструкция позволяет согласовать подачу воздуха и топлива при резком увеличении цикловой подачи. Здесь рейка ТНВД совмещена с золотником, регулирующим подачу масла в надмембранную полость воздушного клапана.
Недостатками данной конструкции являются повышенные требования, а следовательно, дороговизна золотникового узла, сложность конструкции, наличие у топливной насоса дополнительной системы - подачи масла, а у двигателя пневмосистемы высокого давления, что ухудшает массогабаритные показатели силовой установки.
Наиболее близкой к предлагаемой модели, по совокупности существенных признаков, является конструкция топливного насоса высокого давления с пневмокорректором [2]. Пневмокорректор, установленный на корпусе насоса, связанный с полостью впускного коллектора, включает мембрану, пружину и шток, который соединен посредством рычажка с рейкой топливного насоса. Рейка в свою очередь механически связана с элементами управления, оснащенными датчиками.
Данная конструкция автоматически уменьшает цикловую подачу топлива в цилиндр при недостаточном давлении наддува, способствуя снижению эмиссии вредных веществ при некотором снижении расхода топлива.
Недостатком данной конструкции является то, что полость над диафрагмой через трубопровод соединена с впускным коллектором, тем самым снижается масса воздушного заряда поступающего в цилиндры двигателя, что влечет за собой снижение энергетических показателей транспортных средств.
Для совершенствования дизельного двигателя, а именно силовой установки танка, необходимо улучшить регулировочные свойства, а также улучшить энергетические и экономические показатели СУ танка в целом.
Технический результат направлен на совершенствование системы регулирования силовой установки танка на переходных режимах с целью получения внешней характеристики с участком постоянной мощности путем снижения цикловой подачи топлива на номинальном режиме и ее увеличением при снижении частоты вращения коленчатого вала по гиперболическому закону. Это позволит снизить удельный расход топлива и улучшить коэффициентом приспособляемости без существенного ухудшения массогабаритных показателей, увеличения стоимости и усложнения конструкции.
Новый технический результат достигается тем, что в систему регулирования силовой установки танка, содержащую топливный насос высокого давления с пневмокорректором, состоящим из мембраны, пружины и штока, который соединен посредством рычажка с рейкой топливного насоса, а рейка в свою очередь механически связана с элементами управления, оснащенными датчиками, дополнительно введены блок управления с выключателем и сигнальной лампой, электропневмоклапан подачи сжатого воздуха, баллоны системы пуска двигателя сжатым воздухом, воздушный редуктор, обратный клапан, датчик оборотов коленчатого вала, датчик температуры наддувочного воздуха и датчик давления воздуха во впускном коллекторе.
Предлагаемая конструкция позволяет избавиться от недостатков, присущих прототипу, и при этом сохранить преимущества - простоту и относительную дешевизну конструкции, а также обеспечит получения внешней характеристики с участком постоянной мощности.
н
н
Сущность полезной модели заключается в получении внешней характеристики с участком постоянной мощности (двигатель постоянной мощности, далее ДПМ) в диапазоне от номинальной частоты вращения (n) до (0,7…0,75) n. Цикловая подача топлива изменяется не обратно пропорционально частоте вращения, а с учетом изменения удельного расхода топлива. Изменение цикловой подачи топлива происходит в пределах 15…20%, а дополнительный ход рейки при этом составляет 2…3 мм. Корректирование совершается в определенной зависимости от частоты вращения коленчатого вала.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом на фиг. 1.
упр
Система регулирования силовой установки танка для получения внешней характеристики с участком постоянной мощности (фиг. 1) содержит блок управления 1 с выключателем и сигнальной лампой, преобразователь электрических сигналов 2, к которому подведены датчики системы управления: оборотов коленчатого вала 3, температуры наддувочного воздуха 4, давления воздуха во впускном коллекторе 13, пневмокорректор 5, к которому подводится управляющее давление Р, ТНВД 6, выпускной коллектор 7, баллоны системы пуска двигателя сжатым воздухом 8, электропневмоклапан 9, воздушный редуктор 10, воздухопровод 11, турбокомпрессор 12, обратный клапан 14, впускной коллектор 15.
Система регулирования силовой установки танка для получения внешней характеристики с участком постоянной мощности работает следующим образом.
В период боевого применения танка силовая установка работает по характеристикам серийного двигателя [3].
В условиях войсковой эксплуатации, когда не требуется высокой скорости движения и использования максимальной мощности, а также с целью рационального использования энергетических возможностей механик-водитель на блоке управления 1 переводит выключатель в положение «ВКЛ». Система регулирования начинает работать. Блок управления 1 подает сигнал на преобразователь электрических сигналов 2, к которому подведены датчики системы управления: оборотов коленчатого вала 3, температуры наддувочного воздуха 4, давления воздуха во впускном коллекторе 13. Преобразователь электрических сигналов 2 в диапазоне оборотов коленчатого вала от 2100 до 1500 об/мин подает сигнал на электропневмоклапан 9, который открывает подачу воздуха дозированными порциями с баллонов системы пуска двигателя сжатым воздухом 8. По воздухопроводу 11 через воздушный редуктор 10, открывая обратный клапан 14, воздух подается во впускной коллектор 15. Впускной коллектор 15 через воздухопровод 11 соединен с пневмокорректором 5, который управляет рейкой ТНВД 6 в диапазоне установленных частот вращения коленчатого вала.
На режиме номинальной частоты вращения коленчатого вала (около 2100 об/мин) пневмокорректор 5 уменьшает величину цикловой подачи до величины, обеспечивающей мощность, равную мощности на режиме максимального крутящего момента. При возрастании нагрузки пневмокорректор 5 по средствам увеличения давления во впускном коллекторе 15 увеличивает цикловую подачу топлива по гиперболическому закону. Увеличение цикловой подачи обеспечивает получение внешней характеристики с участком постоянной мощности.
При повышении температуры воздуха на выходе из компрессора до предельных значений срабатывает датчик температуры наддувочного воздуха 4, и система автоматически отключается, тем самым предотвращая перегрев СУ.
Источники информации:
1. Крутов В.И. Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Двигатели внутреннего сгорания". - М: Машиностроение, 1989, с. 178-179.
2. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для вузов по специальности "Двигатели внутреннего сгорания" / С.И. Ефимов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др.; Под общей редакцией А.С. Орлина, М.Г. Круглова. - М.: Машиностроение, 1985, с. 218.
3. Дизель В-84М (В-84, В-84-1) Техническое описание. - М.: Военное издательство, 1991. - 68 с.