Двигатели внутреннего сгорания как объекты регулирования

В системах автоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания последние являются объектами регулирования. Двигатели внутреннего сгорания как объекты регулирования на упрощенной структурной схеме представлены в виде отдельного звена, имеющего входное и выходное воздействие.

Фиг. Структурная схема системы автоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания.

Выходным воздействием называется регулируемый параметр (угловая скорость вращения вала двигателя, температура в системе охлаждения, давление наддува и т. д.), а входным — воздействие регулирующего органа объекта (рейка топливного насоса, заслонка воздухоприемника карбюратора и т. д.), при помощи которого осуществляется управление регулируемым параметром.

Подробная характеристика двигателей внутреннего сгорания дается в дальнейшем при рассмотрении конкретных двигателей. Ниже приведем общее определение двигателей внутреннего сгорания как объектов регулирования, которое обычно приводится в литературе.

Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания состоит из ряда преобразований энергии, происходящих в так называемых преобразователях энергии. Причем для эффективной работы большинства преобразователей обычно применяются регуляторы, которые автоматически выдерживают наивыгоднейшие параметры рабочего процесса.

Поэтому преобразователи анергии в силовых установках (двигатели внутреннего сгорания, системы охлаждения, смазки, наддува и др.), которые работают с регуляторами, называются объектами регулирования.

Рабочий процесс объекта сопровождается притоком, преобразованием и расходом энергии. При этом объект обладает способностью, зависящей от его емкости, запасать энергию. Разные объекты имеют разные емкости. Так, иапример, тепловая емкость системы жидкостного охлаждения авиационного двигателя велика, а камеры сгорания газотурбинных двигателей ничтожно мала.

При более строгом анализе динамических свойств двигателей внутреннего сгорания как объектов регулирования нетрудно заметить прерывистость работы дизелей, крутящий момент которых зависит от положения регулирующего органа в определенные дискретные моменты времени, соответствующие отсечке в топливных насосах. Кроме того, управление двигателями внутреннего сгорания в принципе всегда происходит с постоянным запаздыванием, так как величина порции топлива, подаваемого в цилиндр, устанавливается по предыдущему рабочему ходу. Это запаздывание особенно велико у четырехтактных карбюраторных двигателей и меньше у дизелей. У газотурбинных двигателей постоянное запаздывание составляет примерно 0,2 сек.