Совершенствование процесса топливоподачи в тепловозном дизеле

Рассмотрена актуальная проблема совершенствования процесса топливоподачи тепловозного дизеля. Представлена разработанная в ООО «ППП Дизельавтоматика» (г. Саратов) система электронного управления топливоподачей ЭСУВТ.01 для тепловозного дизеля Д50 (6 ЧН 31,8/33) производства АО «Пензадизельмаш». Показана возможность существенного улучшения показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов такого двигателя путем оптимизации фазы начала топливоподачи — угла опережения впрыскивания топлива. Для оценки влияния этого угла на показатели тепловозного дизеля проведены экспериментальные исследования. Объектом стендовых испытаний являлась дизель-генераторная установка 1-ПДГ4Д, включающая в себя указанный двигатель и тяговый генератор МПТ-84/39. При испытаниях получены зависимости показателей дизеля от угла опережения впрыскивания топлива. Подтверждена необходимость оптимизации значений угла опережения впрыскивания топлива в соответствии с режимом работы дизеля. Выявлены оптимизированные значения угла опережения впрыскивания топлива в режимах тепловозной характеристики. Определены показатели топливной экономичности и токсичности отработавших газов дизеля при формировании оптимизированной характеристики угла опережения впрыскивания топлива.

Литература

[1] Луканин В.Н., ред. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов. Москва, Высшая школа, 2005. 479 с.

[2] Коссов Е.Е., Шапран Е.Н., Фурман В.В. Совершенствование режимов работы силовых энергетических систем тепловозов. Луганск, ВНУ им. В. Даля, 2006. 280 с.

[3] Марков В.А., Девянин С.Н., Мальчук В.И. Впрыскивание и распыливание топлива в дизелях. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 360 с.

[4] Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Системы топливоподачи и управления дизелей. Москва, Изд-во Легион-Автодата, 2005. 344 с.

[5] Grekhov L.V., Dragan Yu.E., Denisov A.A., Starkov E.E. Injection Rate Shaping with Possibilities of Conventional Design Common Rail System. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences, 2015, no. 6(3), pp. 1890–1902.

[6] Марков В.А., Баширов Р.М., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 376 с.

[7] Гусаков C.B., Патрахальцев H.H. Выбор программы регулирования угла опережения впрыска, оптимизированной по экономичности и токсичности отработавших газов. Исследование двигателей и машин. Сб. науч. тр. УДН им. П. Лумумбы, Москва, 1980, с. 18–21.

[8] Khatri K.K., Sharma D., Soni S.L., Kumar S., Tanwar D. Investigation of Optimum Fuel Injection Timing of Direct Injection CI Engine Operated on Preheated Karanj-Diesel Blend. Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering, 2010, vol. 4, no. 5, pp. 629–640.

[9] Parlak A., Yasar H., Hasimoglu C., Kolip A. The Effects of Injection Timing on NOx Emissions of a Low Heat Rejection Indirect Diesel Injection Engine. Applied Thermal Engineering, 2005, vol. 25, pp. 3042–3052, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2005.03.012

[10] Фурман В.В., Иванов В.А., Марков В.А. Системы электронного управления для дизельных двигателей. Инженерный журнал. Наука и образование, 2013, вып. 5, с. 1–18. URL: http://engjournal.ru/issues/18.html, doi: 10.18698/2308-6033-2013-5-723

[11] Bosch. Системы управления дизельными двигателями. Москва, Изд-во За рулем, 2004. 480 с.

[12] Пинский Ф.И., Давтян Р.И., Черняк Б.Я. Микропроцессорные системы управления автомобильными двигателями внутреннего сгорания. Москва, Изд-во «Легион-Автодата», 2001. 136 с.

[13] Фурман В.В. Система топливоподачи с электронным управлением для дизеля. Грузовик, 2014, № 9, с. 10–14.

[14] Hiemesch O., Lonkai G., Schenkermayr G. Das BMW-Abgasreinigungskonzept für Dieselmodelle. MTZ, 1990, jg. 51, no. 5, pp. 196–200.

[15] Kawai M., Miyagi H., Nakano J. Toyota’s New Microprocessor-Based Diesel Engine Control System for Passenger Cars. IEEE Transaction on Industrial Electronics, 1985, vol. 32, no. 4, pp. 289–293, doi: 10.1109/TIE.1985.350099

[16] Nishizawa K., Ishiwata H., Yamaguchi S. A New Concept of Diesel Fuel Injection — Timing and Injection Control System. SAE Technical Paper Series, 1987, no. 870434, pp. 1–9, doi: 10.4271/870434

[17] Parker R.F. Future Fuel Injection Requirements for Mobile Equipment Diesel Engines. Diesel and Gas Turbine Progress, 1976, vol. 42, no. 10, pp. 18–19.

[18] Shiozaki M., Hobo N., Akahori J. Development of a Fully Capable Electronic Control System for Diesel Engine. SAE Technical Paper Series, 1985, no. 850172, pp. 1–8, doi: 10.4271/850172

[19] Trenne M.U., Ives A.P. Closed Loop Design for Electronic Diesel Injection Systems. SAE Technical Paper Series, 1982, no. 820447, pp. 133–139, doi: 10.4271/820447

[20] Грехов Л.В., Кулешов А.С. Математическое моделирование и компьютерная оптимизация топливоподачи и рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 64 с.

[21] Коссов Е.Е., Сухопаров С.И. Оптимизация режимов работы тепловозных дизель-генераторов. Москва, Изд-во «Интекст», 1999. 184 с.

[22] Файнлейб Б.Н., Гинзбург А.М., Волков В.И. Оптимизация угла опережения впрыска топлива. Двигателестроение, 1981, № 2, с. 16–19.

[23] Крутов В.И., Шаров Г.И. Управление турбопоршневыми двигателями по парето-оптимальным функциям. Двигателестроение, 1989, № 9, с. 19–21.

[24] Парсаданов И.В. Повышение качества и конкурентоспособности дизелей на основе комплексного топливно-экологического критерия. Харьков, Изд-во ХПИ, 2003. 244 с.

[25] Патрахальцев Н.Н. Неустановившиеся режимы работы двигателей внутреннего сгорания. Москва, Изд-во РУДН, 2009. 380 с.

[26] Марков В.А., Фурман В.В., Плахов С.В., Са Б. Экспериментальные исследования системы автоматического регулирования частоты вращения вала тепловозного дизеля. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2020, № 3, с. 35–50, doi: 10.18698/0536-1044-2020-3-35-50

[27] Фурман В.В. Улучшение эксплуатационно-технических характеристик дизель-генераторов тепловозов путем создания и совершенствования систем электронного управления. Дис. ... д-ра техн. наук. Москва, 2017. 321 с.

[28] ГОСТ Р 51250–99. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Дымность отработавших газов. Нормы и методы определения. Москва, Изд-во Стандартов, 1999. 20 с.

[29] ГОСТ Р 51249–99. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения. Москва, Изд-во Стандартов, 1999. 42 с.