Глава 9

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

§ 9.1. Регуляторные характеристики двигателей

Системой автоматического регулирования (САР) (рис. 9.1) называется совокупность взаимодействующих в про­цессе работы элементов (двигателя 2 и регулятора /), предназна­ченных для поддержания в заданных пределах значений регули­руемого параметра (частоты вращения, температуры, давления и т. д.). Функциональная схема такой системы представлена на рис. 1.2, в.

Классификация САР двигателей оказывается наиболее удоб­ной, если основным признаком для классификации принять тип установленного на двигателе регулятора.

Статические свойства САР определяются регуляторными ха­рактеристиками (см. рис. 3.15, б; 3.18, б; 3.20, б, в; 3.22; 3.28), которые при установке на двигателе, например, автоматического регулятора частоты вращения представляют собой зависимости эффективной мощности Ы_е, крутящего момента М или среднего эффективного давления р_е от частоты вращения (угловой ско­рости) коленчатого вала при условии, что эта зависимость опре­деляется установленным на двигателе автоматическим регулято­ром при выбранном положении органа управления двигателем в пределах от полной подачи топлива до подачи холостого хода: Ы_в = / (©); М = [ (и); р_е = I (<о).

Следовательно, регуляторной характеристикой двигателя яв­ляется совокупность установившихся (равновесных) режимов работы САР двигателя при различных нагрузках и при определен­ной настройке автоматического регулятора.

Регуляторная характеристика двигателя может быть построена, если известны скоростные характеристики двигателя М = / (<о) при постоянных положениях Н рейки топливного насоса (ква­дрант I на рис. 9.2, кривые 1—4) и равновесные кривые (см. рис. 3.9) регулятора (квадрант III на рис. 9.2, кривые 6—10). В квадрантах II и IV наносятся прямые 5 и 11, характеризующие передаточные отношения механизмов, связывающих двигатель и регулятор, причем прямая Н = / (г) учитывает наличие в си­стеме главной отрицательной обратной связи (по мере увеличе­ния г рейка должна перемещаться в сторону уменьшения подачи топлива).

После выбора равновесной кривой (например, 8) с предвари­тельной деформацией пружины на оси ординат в квадранте IV отмечаются значения Н_к (й₄, Н₃ и т. д.), соответствующие скорост­ным характеристикам двигателя (точки А, В, С и др.)- Получен­ные точки проецируются на равновесную кривую (точки А_р, В_р, С_р), а затем на скоростные характеристики двигателя. Со­единение точек Л_д, В_д, С_д кривой и дает регуляторную харак­теристику 12 двигателя.

В зависимости от условий эксплуатации к форме регулятор­ных характеристик предъявляют различные требования. Харак­теристики, представленные на рис. 3.15, б; 3.18, б; 3.20, б, в; 3.22; 3.28, называются статическими, так как по мере уменьшения крутящего момента двигателя увеличивается угловая скорость.

Статизм регуляторной характеристики определяется степенью неравномерности б и для статических характеристик б > 0.

Уменьшение диапазона изменения угловой скорости в преде­лах одной регуляторной характеристики приближает статические характеристики к астатическим (АВ на рис. 9.3, а). При астатиче­ских регуляторных характеристиках 6 = 0. Отклонение регуля­торной характеристики от прямолинейной формы оценивают сте­пенью непрямолинейности

V = (ш_а— ©1) 100 %/ю„ом>

где ©_ном — угловая скорость при номинальном режиме работы двигателя (рис. 9.3, а). Иногда при установке на главном судовом двигателе всережимного регулятора его включают в работу с про­граммированным упором, который ограничивает перемещение рейки в сторону увеличения подачи топлива по мере уменьшения регулируемого скоростного режима (рис. 9.3, б). Иногда в су­довых условиях всережимные регуляторы используются в ка­честве всережимно-предельных (рис. 9.3, в).