РАЗРАБОТКА СПОСОБА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МАССОВОГО РАСХОДА ВОЗДУХА

DEVELOPMENT OF THE WAY OF AUTOMATIC CONTROL OF THE MASS CONSUMPTION OF AIR

Ключевые слова: массовый расход воздуха, температура окружающей среды, барометрическое давление

Keywords: mass consumption of air, ambient temperature, barometric pressure

В статье рассмотрен способ автоматического регулирования массового расхода воздуха. Представлена схема устройства для реализации предложенного способа. Разработана блок-схема алгоритма регулирования заданного массового расхода воздуха, учитывающая изменения окружающей температуры и барометрического давления.

In article the way of automatic control of a mass consumption of air is considered. The device scheme for realisation of the offered way is presented. The block diagramme of algorithm of regulation of the set mass consumption of the air, considering changes of surrounding temperature and barometric pressure is developed.

В настоящее время для улучшения экологических и экономических показателей транспорта проводятся разнообразные исследования в различных областях науки и техники с привлечением современного оборудования и новых методов испытаний.

Применительно к двигателестроению, которое является основной составляющей транспорта, исследования, проводятся в следующих направлениях:

• - использование новых топлив, включая альтернативные (биотоплива, биоспирты, биогаз);
• - совершенствование рабочих процессов двигателей;
• - создание специальных испытательных стендов с использованием современных методов исследований и нового оборудования.

При получении новых топлив по мере совершенствования технологии возникает вопрос о получении топлив с заданными свойствами, отвечающим все более жестким экологическим требованиями. Имитировать свойства таких топлив возможно смешиванием различных компонентов биотоплив [1, с. 640-646].

При этом открываются возможности по необходимому варьированию характеристик новых биотоплив, например, по мутагенному и канцерогенному воздействию. При этом выявлено, что синтетические топлива обладают значительно меньшим мутагенным воздействием, чем дизельное топливо. В частности, такими компонентами этих топлив могут быть спирты [2, с. 588-595].

Проводятся работы по совершенствованию рабочих процессов двигателей для решения актуальных на данное время задач, например, снижение вредных и парниковых газов с отработавшими газами.

Примером использования различных методов исследований является применение спектроскопии для исследования сгорания в дизельном двигателе [3, с. 385-390].

Возможно проводить диагностирование двигателя путем индицирования камеры сгорания и разработка соответствующего алгоритма обработки данных с учетом среднего эффективного давления трения [4, с. 229-230, 233].

В некоторых случаях для более точного исследования процессов, происходящих в камерах сгорания, создаются установки единичных циклов впрыска топлива с кинорегистрацией процесса впрыскивания [5, с. 1-2].

При этих исследованиях использовался опыт оптических исследований процессов в двигателях [6, с.726-733, 7, с. 762-771].

Сигналы от кинокамеры фиксируются и обрабатываются в компьютерах с получением результатов изменения по времени: дальнобойности, угла раскрытия струи, продольного сечения струй, периметра струй и центра тяжести струи. Данные результаты могут быть получены, как для всех струй, так и для каждой струи отдельно [8, с. 37-41].

К применению исследовательского оборудования возможно отнести использование цифрового видеоэндоскопа, который обеспечивает оценку неисправностей при безразборной диагностике двигателя [9, с. 109-111].

Это позволяет, в некоторых случаях, исключить трудоемкий процесс разборки двигателя для проведения диагностики.

Находит использование в диагностике оценка неравномерности вращения коленчатого вала [10, с. 119-121].

Возможно выявление закономерностей влияния момента инерции маховика на неравномерность крутящего момента и хода двигателя [11, с. 98-101].

Для поддержания постоянных оборотов двигателя разработан алгоритм управления с заданной точностью [12].

Учитывая, что в некоторых исследованиях необходимо иметь постоянный расход воздуха, то представляется следующая разработка. Традиционно производится определение объемного расхода воздуха, но он зависит от температуры окружающей среды и барометрического давления. Поэтому более точно необходимо определять массовый расход воздуха.

Схема установки для реализации постоянного массового расхода воздуха приведена на рисунке 1.

Согласно схеме при работе фиксируется объемный расход воздуха, температура окружающей среды и барометрическое давление. Данные параметры поступают в блок управления, в котором производится приведение объемного расхода воздуха к нормальным условиям, а затем расчет массового расхода

Рисунок 1 - Общая схема автоматического замера и регулирования массового расхода воздуха:

1-газовый счетчик; 2-индукционный датчик; 3-показывающий прибор; 4-датчик температуры окружающей среды; 5-датчик барометрического давления; 6-блок управления; 7-блок регулирования; 8-компрессор; 9-ресивер

воздуха. Далее производится сравнение с заданным значением и с необходимой точностью осуществляется регулирование расхода воздуха. Регулировка осуществляется путем уменьшения или увеличения оборотов компрессора. Воздух поступает в ресивер для сглаживания пульсаций.

Указанная последовательность операций представлена в блок-схеме на рисунке 2.

Рисунок 2 - Блок-схема алгоритма регулирования заданного массового расхода воздуха

Т (Т) - текущее время замера; АТ (DT) - время между замерами; Тмак (ТМАХ) - максимальное время работы двигателя; V - текущее значение объемного расхода воздуха; G1 (G1) - заданный массовый расход воздуха; AG (DG) - заданная погрешность массового расхода воздуха; NK - обороты компрессора; ANK (DNK) - изменение оборотов компрессора; В - барометрическое давление окружающей среды; ТЕМ - температура окружающей среды; G (G) - массовый расход воздуха

Предложенный способ позволяет обеспечивать постоянный массовый расход воздуха при изменении барометрического давления и температуры окружающей среды.

Библиографический список

• 1. Harndorf, Н. Motorprozessverhalten und Abgasemissionen alternativer Kraftstoffe im Vergleich mit Dieselkraftstoff [Текст] / H. Harndorf; U. Schumann, V. Wichmann, C. Fink // Mo- tortechnische Zeitschrift. - 2008.-Nr 07-08. - S. 640-646.
• 2. Kaack, Y. Alkoholische Biokraftstoffe als Beimischungskomponente fur konventionelle und alternative Dieselbrennverfahren [Текст] / Y. Kaack, C. Weiskirch, P. Eilts // Motortechnische Zeitschrift. - 2009. - Nr 07-08. - S. 588-595.
• 3. Heinrich, G. Spekrometrisches MePvervahren zur Untersuchung der Verbrennung im Die- selmotor [Текст] / Heinrich, G., Prescher K., Finsterwalder G. R. // Motortechnische Zeitschrift. - 1978 (39).-Nr. 9.-S. 385-390.
• 4. Vogt, R. Thermodynamische Bestimmung des Druckes und der Winkelzuordnung beim Indizieren von Verbrennugsmotoren [Текст] / R. Vogt // Motortechnische Zeitschrift. - 1979 (40). -Nr. 5.-S. 229-230,233.
• 5. Heilig, A. Spray Analysis and Comparision of Diesel and Biodiesel-methanol Blends [Текст] / Heilig, A., Keiser, M., Dinkelacker, F. // Proceedings of the 24th European Institute for Liquid Atomization and Spray Systems (ILASS), Estoril, Portugal, 5-7 September, 2011. - S. 1-2.
• 6. Merker, G. P. Dieselmotorische Einspritzverlaufsformung mit Hilfe optischer Messsys- teme [Текст] / G. P. Merker, T. Delebinski // Motortechnische Zeitschrift. - 2007 - №9. - S. 726- 733.
• 7. Rakowski, S. Benzin-Verdampfung als CFD Modell fur Ottomotoren [Текст] / S. Ra- kowski, G. P. Merker, U. Spicher // Motortechnische Zeitschrift. - 2008 - №9. - S. 762-771.
• 8. Васильев, И. П. Влияние свойств биотоплив на характеристики впрыскивания в камеру с постоянным давлением / И. П. Васильев, А. Хайлиг, М. Кайзер, Ф. Динкелякер //Двигатели внутреннего сгорания. - X.: ХПИ, 2011.- № 2. - С. 37-41.
• 9. Кондрико, А. Ю. Распознавание видов повреждений с помощью видеоэндоскопа [Текст] / А.Ю. Кондрико, Е.В.Лемешева, П.В.Тихомиров // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2014.-№ 1- С. 109-111.
• 10. Новиков, В.А., Гусаков С.В. Параметрический анализ математической модели диагностики ДВС по неравномерности вращения коленчатого вала [Текст] / В.А. Новиков, С.В. Гусаков С.В. // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. - 2014. - № 1.- С. 119-121.
• 11. Дубинин, П.С. Исследование неравномерности крутящего момента и хода двигателя внутреннего сгорания методом вычислительного эксперимента [Текст] / П.С. Дубинин, Р.Н. Хмелев // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. - 2014. - № 1- С. 98-101.
• 12. Пархоменко, А.А. Автоматическое управление оборотами двигателя [Текст] / Пархоменко А. А., Васильев И. П. // Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы эксплуатации автомобильного транспорта и пути их решения на основе современных информационно-коммуникационных технологий» - "Воронежский государственный лесотехнический университет" им. Г.Ф. Морозова. - 12-13 ноября 2015 года. - Воронеж, 2015.

О Пархоменко А.А., Васильев И.П., 2015

УДК 656.07 DOI 10.12737/19354 Провидонов Е.В. Providonov E.V.

студент 4 курса автомеханического 4th year student of the Faculty of Auto-

факультета Саратовского государ- motive Yuri Gagarin State Technical

ственного технического университета University of Saratov,

имени Гагарина Ю.А., Russian Federation

г. Саратов, Российская Федерация

Попова И.М. Popova I.M.

кандидат экономических наук, доцент Candidate of Economic Sciences, docent

кафедры организации перевозок и Department of Organization and Man-

управление на транспорте Саратов- agement of Transportation Yuri Gagarin

ского государственного технического State Technical

университета имени Г агарина Ю.А., University of Saratov,

г. Саратов, Российская Федерация Russian Federation