Особенности двигателя как регулируемого объекта

Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания представляет собой весьма сложный процесс, связанный с изме­нениями тепловых, механических и гидрогазодинамических пара­метров, зависящих от режима работы двигателя.

 

Процесс автоматического регулирования, т. е. процесс уста­новления заданного режима работы, осуществляется путем изме­нения количества энергии, вырабатываемой двигателем, или коли­чества энергии, идущей потребителю, как, например, при наличии винта изменяемого шага (ВИШ). Известно, что количество меха­нической энергии, отдаваемой двигателем потребителю, определя­ется дозой топлива, подаваемой в цилиндр за один цикл работы (цикловой подачей топлива и эффективным КПД двигателя. Рабочий процесс двигателя всегда организуется так, чтобы зна­чение эффективного КПД было по возможности наибольшим, до­стижимым при данном режиме работы. Поэтому для поддержания заданного режима работы при изменении нагрузки или, наоборот, при желании сменить режим работы, необходимо воздействовать на те органы топливоподающей аппаратуры, которые управляют подачей топлива. Количество подаваемого топлива (дозирование) зависит в основном от положения дозирующего органа. В топливо­подающей аппаратуре дизелей таким органом является рейка топливного насоса высокого давления или регулирующая игла. В карбюраторных двигателях таким органом является дроссельная заслонка.

Функциональная схема систем автоматического регулирования (см. рис. 17, а) показывает, что с органом дозирования топлива в процессе работы должен быть связан автоматический регулятор. Если нет автоматического регулятора, на орган дозирования дол­жен воздействовать оператор. В связи с этим органы дозирования двигателей часто называют органами управления.

Двигатели внутреннего сгорания имеют циклический характер работы, энергия вырабатывается двигателем не непрерывна, а дис­кретно, отдельными порциями через определенные промежутки времени. Следовательно, строго говоря, перемещение органа упра­вления не может изменять подачу топлива в двигатель мгновенно и плавно. Этот процесс всегда осуществляется с некоторым опре­деленным запаздыванием, равным времени между рабочими так­тами в последовательно работающих цилиндрах. За этот же про­межуток времени орган управления может переместиться на конеч­ную величину и последующий впрыск топлива по количеству по­данного топлива может заметно отличаться от предыдущего. Однако у современных двигателей вследствие большого числа цилиндров в агрегате, или вследствие их быстроходности, время между последовательными впрысками топлива очень мало, поэтому при анализе работы систем автоматического регулирования дви­гателей в большинстве случаев как запаздыванием передачи им­пульса от органа управления к двигателю, так и прерывистостью работы самого двигателя можно пренебрегать.

Автоматическое регулирование тесно связано с условиями ра­боты двигателя и с требованиями, предъявляемыми к нему в эксплу­атации. Поэтому для оценки двигателя как объекта регулирова­ния необходимо знать возможные режимы его работы, а также характеристики как самих двигателей, так и возможных потребителей вырабатываемой ими энергии.