WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Галиуллин Рустам Рифович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

ТОПЛИВОПОДАЧИ

Специальность 05.04.02 – тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Санкт-Петербург-Пушкин – 2009

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Научный консультант:         доктор технических наук, профессор,

  заслуженный деятель науки РФ и РБ

  Баширов Радик Минниханович

Официальные оппоненты:         доктор технических наук, профессор

Сковородин Василий Яковлевич

 

доктор технических наук, профессор

Ефремов Борис Дмитриевич

доктор технических наук, профессор

Русинов Ростислав Викторович

       

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Московский государственный

  агроинженерный университет имени

  В.П. Горячкина»

Защита диссертации состоится 30 октября 2009 г. в 13.30 ч.  на заседании диссертационного совета Д 220.060.05 при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 196601, Санкт-Петербург-Пушкин, Петербургское шоссе, 2, ауд. 529.

Email: uchsekr@ spbgau.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет».

Отзывы на автореферат, заверенные печатью Вашего учреждения, просим направлять в двух экземплярах по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан “____” _____________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Т.Ю. Салова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К тракторным дизелям, работающим в широких диапазонах частот вращения и нагрузок, причем неустановившихся нагрузок, предъявляется комплекс довольно жестких требований по их технико- экономическим показателям, важнейшими из которых являются эффективные, в частности мощностные и топливно – экономические, определяемые соответствующими индикаторными показателями и механическим к.п.д.

Эффективные показатели наиболее высокими оказываются при работе на относительно больших, причем постоянных нагрузках. С уменьшением нагрузки на двигатель, а также при переходе на неустановившиеся нагрузки они заметно ухудшаются.

Это во многом является результатом несовершенства ныне применяемых аппаратуры топливоподачи непосредственного действия (обусловленного жестким приводом плунжера их насоса высокого давления (НВД)) и механических регуляторов центробежного типа (инертностью их действия). Из-за этих недостатков при них трудно решаются вопросы обеспечения оптимальных для каждого режима работы параметров топливоподачи.

В этой связи применительно к тракторным дизелям особый интерес представляют появившиеся в последние годы топливоподающие системы с аккумуляторной аппаратурой топливоподачи и малоинерционными электронными регуляторами.

При них относительно просто регулируются почти все основные параметры топливоподачи и, как следствие, не только улучшаются эффективные показатели работы двигателя, но и сравнительно легко решаются и многие другие проблемы, в частности снижения жесткости процесса сгорания и токсичности выхлопных газов. Вместе с тем следует отметить, что разработанные за рубежом такие системы, в частности типа  Commоn Rail оказались высокотребовательными к чистоте топлива и, в итоге, не всегда достаточно приспособленными к нашим условиям.

В последние годы электронные регуляторы стали применяться и в отечественных автомобильных дизелях ЯМЗ с топливоподающими системами непосредственного действия, хорошо отработанными конструктивно и технологически и  оправдавшими себя в течение многолетней эксплуатации.

В этой связи большой практический интерес представляет дальнейшее совершенствование электронно- управляемых топливоподающих систем как аккумуляторного типа, так и непосредственного действия, особенно применительно к тракторным дизелям.

Все это обуславливает высокую актуальность темы диссертационной работы.

Работа выполнялась в соответствии с федеральной целевой про­граммой «Повышение эксплуатационных показателей топливоподающих систем тракторных дизелей» (№ 281-3-3М МСХ и П РФ, 1995…97гг.), рес­публиканской программой «Научные основы создания ресурсосберегающих конструкций, методов эксплуатации и ремонта сельскохозяйственной тех­ники» (№ 164/АН РБ, 1993…2000гг., АН РБ) и государственной научно- технической программой «Повышение машинно- технологического и энергетического потенциалов сельского хозяйства» (№18/8 с.х., 2008г.), выполнявшихся на ос­нове договорных работ с АН РБ, ОАО «Ногинский  завод топливной аппаратуры», Уфимским тепловозоремонт-

ным  заводом (ТРЗ) и рядом  других предприятий и орга­низаций.

Цель работы – повышение эффективных  показателей  тракторных  дизелей

электронным управлением топливоподачи.

Для достижения поставленной  цели  предусматривалось решение следующих задач:

– разработать целесообразные схемы электронно- управляемых топливоподающих систем, причем применимые для тракторных дизелей, находящихся как в производстве, так и в эксплуатации;

– создать математические модели процесса топливоподачи предложенных топливоподающих систем;

– теоретическими исследованиями с использованием разработанных моделей уточнить основные параметры важнейших элементов электронно- управляемых топливоподающих систем;

– разработать основы методики расчета и проектирования отдельных элементов и в целом электронно- управляемых топливоподающих систем;

– разработать алгоритмы и программы, обеспечивающие работу их электронных  регуляторов;

– с  использованием  полученных данных уточнить разработанные схемы и создать опытные варианты электронно- управляемых топливоподающих систем;

– провести безмоторные и моторные исследования разработанных электронно- управляемых топливоподающих систем и на основе анализа их результатов дать рекомендации по применению их в тракторных дизелях.

Научную новизну основных положений, выносимых на защиту, представляют:

– математические модели процесса топливоподачи электронно-  управляемых систем;

– методики расчета и проектирования основных узлов электронно- управляемых топливоподающих систем и разработки необходимых для обеспечения их работы базовых скоростных характеристик, а также корректирования степени нечувствительности электронного регулятора;

– алгоритмы и программы, обеспечивающие микропроцессорное управление топливоподачей в соответствии с условиями работы тракторных дизелей;

– способы повышения топливной экономичности дизелей, снабженных электронно- управляемыми топливоподающими системами;

– разработанные электронно- управляемые системы топливоподачи с гидрозапорными (патенты РФ № 2201523 и № 2201524) и обычными форсунками (патенты РФ № 2258823 и № 2301903) и устройство для оценки неравномерности подачи топлива (патент РФ № 2301910).

Практическая ценность заключается в полученных обширных теоретических и экспериментальных данных по оптимизации параметров топливоподачи систем с электронными регуляторами и в указанных выше предложениях, представляющих научную новизну.

Объект исследования – тракторные дизели.

Предмет исследования – влияние параметров топливоподачи на эффективные показатели тракторных дизелей с электронными регуляторами.

Методы исследований и достоверность результатов. В начале велся теоретический анализ. Затем его результаты проверялись экспериментами, проведен-

денными по обычным или многофакторным планам.

Безмоторные испытания проводились на стендах для регулировки  дизельной

топливной аппаратуры КИ-22205-01УХЛ4.2-ГОСНИТИ и КИ-22210-УХЛ4-ГОСТ 15150-69, а моторные – на стендах  КИ- 5527-ГОСНИТИ и DS- 926v и  на станции

испытания дизелей Уфимского тепловозоремонтного завода.

Достоверность  результатов  исследований обеспечивалась  использованием

при экспериментах кроме многоцилиндровых также и одно- и двухцилиндровых двигателей, исключающих влияние числа цилиндров на анализируемые показатели, высокоточных стандартных датчиков и сертифицированных средств испытаний и измерений с лицензионными программными обеспечениями. Регистрирующее оборудование было собрано на базе IBM PC Pentium IV и крейтовой системы LTC. Результаты испытаний обрабатывались при помощи специализированных и лицензионных программных пакетов научно-производственного предприятия «Мера» и ОАО «Автоматизированные системы» (г. Москва).

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждены и одобрены на региональных, межрегиональных и международных научно- технических конференциях: «Достижения науки – агропромышленному производству» – Челябинск: ЧГАУ, 2001, 2002 г.г.; «Улучшение эксплуатационных показателей двигателей тракторов и автомобилей» – СПб. – Пушкин: СПбГАУ, 2002 г.; «Проблемы экономичности и эксплуатации ДВС в АПК СНГ» – Саратов: СГАУ, 2002г.; «Проблемы разработки и внедрения прогрессивной сельскохозяйственной техники и оборудования» – Уфа: БГАУ, 2002 – 2009 г.г.; «Улучшение энергетических и экологических показателей автотракторной техники» – Уфа: БГАУ, 2007 г.; «Современные проблемы транспорта» – Ульяновск: УГСХА, 2007 г.; «Механизация, техническое обслуживание и ремонт машин» – Чебоксары: ЧГСХА, 2007 г.; «Проблемы энергообеспечения предприятий АПК и сельских территорий» – СПб. – Пушкин: СПбГАУ, 2008 г.

Реализация  результатов  исследований. Они рекомендованы МСХ РБ  с.х. ремонтным предприятиям для модернизации находящихся в эксплуатации тракторных дизелей и приняты Уфимским тепловозоремонтным заводом для модернизации тепловозных двигателей в процессе их ремонта, гарантийным представительством ОАО «Ногинский завод топливной аппаратуры» по Уральскому региону ООО «Башдизель» для использования при разработке перспективных топливных систем, а монография и учебное пособие, изданные с использованием результатов исследований, широко  используются  в учебном  процессе Башкирского ГАУ и ряда других аграрных вузов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 47 работ, в том числе монография, учебное пособие для студентов вузов, 9 статей в центральных научных журналах, получены свидетельство на регистрацию программы для ЭВМ и 5 патентов Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация  состоит  из двух томов. Том 1 включает  введение, 5 глав, общие выводы, библиографический список и приложения (основной текст – 284 стр., 187 рисунков, 18 таблиц, библиографический список из 213 наименований). Том 2 объемом  307 стр. состоит из шести приложений к диссертации и содержит программы для электронно- управляемых топливоподающих систем.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована ее цель, указаны научная новизна и практическая ценность.

В первой главе проанализировано влияние условий работы тракторных дизелей на показатели их работы и сформулированы задачи исследования. При этом использованы результаты собственных исследований автора и научно-исследовательских работ Аллилуева В.А., Астахова И.В., Баширова Р.М., Болтинского В.Н., Габитова И.И., Грехова Л.В., Голубкова Л.Н., Ефремова Б. Д., Иващенко Н.А., Инсафуддинова С.З., Крутова В.И., Кислова В.Г., Лышевского А.С., Маркова В.А, Николаенко А.В., Неговора А.В., Патрахальцева Н.Н., Русинова Р.В., Сковородина В. Я., Стефановского Б.С., Суркина В.И., Хачияна А.С., Хомича А.З., Хватова В.А., Шкрабака В.С., Эммиль М.В. и др.

Эффективность внедрения электронного управления топливоподачей определяется типом топливоподающей системы.

Известные системы непосредственного действия при электронном управлении позволяют сравнительно просто обеспечить управление цикловой подачей. При регулировании опережения впрыска конструкция их существенно осложняется. Регулирование же давления впрыскивания при них представляет вообще сложную проблему.

У топливоподающих систем аккумуляторного типа процессы подачи их НВД и впрыска топлива разделены по времени. Благодаря этому при них оказывается ослабленной зависимость показателей работы топливной системы от частоты вращения и нагрузки двигателя и, в результате, относительно просто регулируются  все основные параметры топливоподачи – цикловая подача, равномерность топливоподачи, опережение и давление впрыска топлива и др.

Практический интерес представляет то обстоятельство, что и у систем непосредственного действия имеются определенные аккумулирующие свойства. Разработка электронных  регуляторов с учетом  этого  обстоятельства может существенно упростить и при них решение проблемы корректирования опережения и давления впрыска топлива по мере снижения частоты вращения и нагрузки двигателя.

Решению этой проблемы  в определенной мере может способствовать и впрыск увеличенной цикловой подачи топлива и на режимах малых нагрузок, например, регулируя режимы работы двигателя путем отключения цилиндров. Однако такое регулирование пока еще  изучено совершенно недостаточно, особенно применительно к тракторным дизелям.

В любом случае применительно к тракторным дизелям  большой  практический интерес представляют топливные системы, оборудованные регуляторами электронного типа. Аппаратура топливоподачи может быть при этом как аккумуляторного типа, так и непосредственного действия.

Во второй главе дан теоретический анализ электронно- управляемых топливных систем.

При этом учтено, что регулирование параметров топливоподачи перспективной микропроцессорной техникой, спроектированной для условий работы тракторных дизелей, в значительной степени расширяет функциональные возможности систем топливоподачи.

Информационная модель тракторного дизеля с микропроцессорным управлением представлена на рисунке 1.

Оптимальные значения управляемых параметров топливоподачи (х1,  х2,…,

хz) должны обеспечиваться, естественно, исходя из требуемых оптимальных значений выходных параметров двигателя (у1, у2,…, уj) и возмущающего фактора – нагрузки на двигатель N. В соответствии с этим, микропроцессорный контроллер должен формировать импульсы на входах исполнительных механизмов ИМ1, ИМ2, …, ИМc с тем, чтобы они вырабатывали усилия F1, F2, …, Fc, обеспечивающие соответствующие режиму работы положения исполнительных механизмов аппаратуры  топливоподачи, например,  рейки  НВД, золотника и др.

Рисунок 1 – Информационная модель тракторного дизеля с микропроцессорной системой управления топливоподачей: I и II – регулятор и  аппаратура топливоподачи;

III – микропроцессорный контроллер

 

Система уравнений, описывающая связь сигналов между входом в двигатель и

выходом из него, с учетом нагрузки на двигатель может быть записана в виде:

х1 = f1(N, y1, y2,…, yj);

х2 = f2(N, y1, y2,…, yj);

хz = fz(N, y1, y2,…, yj).


  (1)

При j+1 входах и c выходах  микропроцессорного  контроллера  формируемые им импульсы могут описываться системой уравнений:

U1 = f1(N, y1, y2,…, yj);

U2 = f2(N, y1, y2,…, yj);

Uc = fc(N, y1, y2,…, yj).


  (2)

Возможное число различных сочетаний параметров, входящих в систему 2, определяется при этом по выражению:

  L = р1 j+1 +  р2 j+1 + … + рc j+1,  (3)

где р – число уровней управляемых параметров.

Для упрощения целесообразно рассматривать лишь основные  наиболее  существенные параметры модели. Таковыми являются из числа параметров управляемых – цикловая подача qц и суммарная (межсекционная и межцикловая) степень неравномерности топливоподачи , опережение и давление впрыска Рв, число работающих цилиндров i и количество подач топлива m; выходных – удельный эффективный  расход топлива gе и частота вращения коленчатого вала n; возмущающих – нагрузка N.

В соответствии с этим могут выделяться системы аккумуляторного типа и непосредственного действия, причем каждая из них может отличаться методами регулирования режимов работы двигателя – воздействием на цикловую подачу, изменением давления начала впрыска, выключением части цилиндров, пропуском отдельных подач и др.

Как видно, тракторный дизель представляет весьма сложную систему, составные элементы которой взаимно влияют друг на друга. В таких условиях оптимальная система с электронным регулированием может  быть разработана лишь в случае приспособления, с одной стороны, системы топливоподачи к электронному регулятору (подбором методов регулирования параметрами топливоподачи) и, с другой, приспособления электронного регулятора к самой системе топливоподачи (выбором исполнительного механизма и разработкой соответствующих алгоритма и программы управления топливоподачей).

Системы с электронным регулированием могут быть изображены  по  схемам

рисунка  2. Их  электронный  регулятор  представляет  исполнительный  механизм,

управляемый заложенной в память микропроцессорного контроллера программой.

В зависимости от принятого принципа действия электронных регуляторов  регулирование может осуществляться непрерывно, дискретно или комбинированно (рисунок 2).

При аккумуляторном впрыске (рисунок 2, в) параметры топливоподачи мало зависят от режимов работы двигателя и к тому же могут регулироваться сравнительно просто; давление впрыска – воздействием на подачу НВД, опережение и величина подачи – на момент и продолжительность соединения аккумулятора с форсункой.

а)

в)


б)


Рисунок 2 – Функциональные схемы электронно- управляемых топливоподающих систем  непосредственного действия  с испол-

нительными механизмами (ИМ)  с непрерыв-

ным (НР) (а) и дискретным (ДР) (б) регулированиями и аккумуляторного типа (в): h1 и h2 – ходы  привода  исполнительных  механизмов;  qцн –  цикловая  подача  НВД; 

и –  длительность управляющего импульса; АД – аккумулятор давления

При аппаратурах топливоподачи непосредственного действия  параметры то-

пливоподачи в намного большей степени зависят от режима работы двигателя. Регулирование их упрощается при усилении их  аккумулирующих свойств и регулировании режима работы двигателя последовательным отключением цилиндров.

Степень аккумулирующих свойств систем непосредственного действия, как и аккумуляторного типа, может оцениваться коэффициентом аккумулируемости К, показывающим во сколько раз объем аккумулированного топлива превышает цикловую подачу.

Их коэффициент аккумулируемости можно записать в виде суммы трехчленов, соответствующих объемам топлива, аккумулированным за счет сжимаемости топлива ЛВД (первый член), расширяемости ЛВД (второй) и гибкости привода плунжера НВД (третий):

.

 

(4)

Здесь а0=9,825108; а1=10,497 и а2=0,910-10 – коэффициенты, соответствующие температуре 20 оС и плотности топлива 835 кг/м3;  V – объем ЛВД, мм3; dп – диаметр плунжера,  мм; Сп –  жесткость  привода  плунжера,  Н/мм ; Рв.max – максимальное давление впрыска, МПа; qц – цикловая подача, мм3.

Рисунок 3 – Расчетные зависимости коэффициента К от давления топлива и объема ЛВД  при  qц = 60 мм3 / цикл;  dп=

  0,01м; Сп=  2,010 4 Н/мм

Для большинства  топливоподающих  систем  тракторных дизелей с аппаратурой типа BOSСH V 6 см3; dп 0,01м; Сп 2,010 4 Н/мм;  qц 60 – 120 мм3/цикл  и Рв.max доходит до 130 МПа.

Результаты расчетов по выражению (4), приведенные на рисунке 3, показывают, что при  встречающихся на практике размерах деталей ЛВД и относительно жестком приводе плунжера коэффициент  аккумулируемости  зависит  в основном  от  сжимаемости топлива, т.е. в конечном счете, от его давления и объема ЛВД.

При этом объем аккумулированного в ЛВД топлива оказывается вполне достаточным для впрыска реальных величин цикловых подач.

Резко усилить аккумулирующие свойства топливной системы можно, конечно, повышением гибкости привода (проектированием привода плунжера по аналогии с приводом насоса Ганс Эндрассик).

В целом невозможно провести четкую грань между системами непосредственного действия и аккумуляторного типа. Системы непосредственного действия более правильно  называть системами комбинированного типа. Усилив их аккумулирующие свойства можно также сравнительно просто регулировать как цикловую подачу, так и опережение и давление впрыска топлива.

Эффективность  последовательного  отключения  цилиндров  можно оце-

нить следующим образом.

Если допустить, что у многоцилиндрового двигателя с  числом  цилиндров i и числом выключенных цилиндров z мощности индикаторныеи механических потерь по цилиндрам одинаковы, а некоторое снижение (сохранение) мощности механических потерь у выключенных цилиндров (из-за исключения возрастания давления в надпоршневом пространстве при сгорании топлива) учесть коэффициентом kн, то на основе известных выражений можно получить и следующее выражение эффективного к.п.д.: 

  , (5)

где – процент цилиндров, продолжающих работать.

Из этого выражения следует, что с уменьшением нагрузки (увеличением числа выключенных цилиндров z) и снижением механического к.п.д. м эффективность работы двигателя с последовательным отключением цилиндров снижается. Увеличить эффективный к.п.д. можно снижением величины kн, т.е. механических потерь на трение у выключенных цилиндров, насосные ходы поршня, теплоотвод в систему охлаждения (в процессе сжатия) и др.

Широкие перспективы для снижения этих механических потерь энергии открываются при переходе на регулирование пропуском подач топлива.

Обеспечение «желаемых» скоростных характеристик остается проблемой и при электронном управлении топливоподачей. Эта проблема должна решаться с учетом того, что число предшествующих пропускаемой подаче реализуемых подач (m) определяется частотой вращения вала двигателя (n) и нагрузкой от потребителя (N):

m = f (n, N).

(6)

В качестве режимов, на которых будут реализовываться 100% подач, можно

выбрать режимы, соответствующие максимальному крутящему моменту (первый вариант) и номинальной частоте вращения (второй) (рисунок 4).


Рисунок 4 – Скоростные характеристики топливоподающих систем (штриховые кривые) и регуляторная характеристика «желаемого» вида (сплошная): n и qц – частота вращения и цикловая  подача; индексы в обозначениях соответствуют режимам пуска (n), рассматриваемых частот вращения (i), максимального крутящего момента (м.к), номинальному (н) и выключению

подачи (в)

Регуляторная характеристика до-

лжна соответствовать «желаемой». При  этом  корректорные ветви  характеристик

рекомендуется  формировать  на  основе  скоростных  характеристик  qцс1 (первый

вариант) или qцс2 (второй) (рисунок 4).

При  первом  варианте  двигатель будет  работать пропуском  подач дискретно

как на регуляторной, так и корректорной ветвях, а втором – на регуляторной ветви будет работать пропуском подач дискретно, а на корректорной – воздействием на величину цикловой подачи непрерывно или дискретно.

На любых частотах вращения ni число mi реализованных очередных подач должно быть таким, чтобы каждая убавленная на величину qц.i подача позволила собрать одну пропущенную:

.

(7)

Порядковый номер пропускаемой подачи будет, вполне очевидно, на единицу больше (mi+1), а число пропускаемых подач в процентах составит:

(8)

На основе выражения (7) можно и для случая регулирования пропуском подач получить выражение для оценки эффективного к.п.д.:

  .  (9)

Из него следует, что чем больше реальная скоростная характеристика приближается к характеристике «желаемого» вида (т.е., чем выше разница qц.с.i – qц.к.i и больше mi), тем выше оказывается эффективный к.п.д. двигателя. Это объясняется снижением числа пропускаемых подач (холостых ходов поршней).

Для тракторных дизелей особое значение имеет обеспечение «желаемых» скоростных характеристик на основе их реальных характеристик.

У топливных систем современных двигателей реальные и «желаемые» характеристики таковы, что для участка nмк – nн могут быть описаны уравнениями парабол:

qц.с.i=а2 пi2+b2 ni+с2;

qц.к.i=а1пi2+b1ni+ c1,


(10)

  (11)

где ni – текущее значение частоты вращения;

  а1, а2,  b1, b2,  c1 и c2 – постоянные  величины, а  индексы  с  и  к соответствуют скоростной и корректорной ветвям характеристик.

На участке nн – nв они представляют почти прямые линии:

qц.с.i= а4 ni+ b4;

qц.р.i= а3 ni+ b3.


(12)

(13)

На основе выражений 7 и 8 получаем:

; (14)

; (15)

;  (16)

;  (17)

– для участка nмк – nн  – для участка nн – nв

; (18)

.(19)

На основе рассмотренной методики можно найти значения  m, к и е для  лю-

бого конкретного двигателя. Так, для двигателя Д-21А1:

; (20)

; (23)


; (21)

;  (24)

; (22)

.(25)

Текущий «номер», пропускаемый электронным регулятором подачи, рассчитанный с помощью выражения (21) или (24), является не целым числом. Электронный же регулятор может работать только с целыми (округленными) числами. Поэтому полученную расчетным путем текущую цифру кi приходится округлять, т.е. принять ki = round(ki). Из-за этого появляется статическая ошибка регулирования.

Статическую ошибку регулирования рекомендуется устранять, используя интегральный закон регулирования.

Текущую ошибку регулирования можно найти по выражению:

  i = ki – round(ki) (26)

и добавить к ней ошибку предыдущего цикла i = i + i-1.

Если i наберет целую часть (int(i) 1), то номер текущей пропускаемой подачи нужно  снизить на  единицу, т.е. принять round(ki) – 1. Остаток от i – int(i) следует добавить к ошибке следующего цикла:  i+1 = i+1 + i  и т.д.

При таком интегральном законе регулирования ошибка полностью компенсируется, но, конечно, с некоторым запаздыванием, т.е. появляется «зона нечувствительности», в которой регулятор не реагирует на изменение частоты вращения:

  ,  (27)

где р2, р1 и рср – максимальная, минимальная и средняя угловые скорости в пределах «зоны нечувствительности».

Расчеты показывают, что «зона нечувствительности»  окажется  тем  уже, чем меньше будет разница между реальной и «желаемыми» скоростными характеристиками (рисунок 5).

Так, в случае 100% подачи на  режиме максимального  крутящего момента и характеристики  q/цс1 (рисунок 5, а), «степень нечувствительности» дойдет до 5,2%, а при q///цс1 – не будет превышать 3,9%. В случае, когда характеристика q/цс2 и 100% подача реализовывается на номинальном  режиме  (рисунок  5,  б), «степень нечувствительности» не превышает 3,8%, а при q///цс2 – 2,4%.

Расчеты с использованием  выше полученных  выражений  показывают, что

при работе по первому варианту на корректорной ветви с увеличением частоты вращения реализуемая цикловая подача будет превышать цикловую подачу по «желаемой» характеристике, например, на режиме ni на величину Δqц..i., причем на номинальном режиме это превышение может достичь 20% и двигатель будет работать с соответствующим  пониженным  коэффициентом  избытка  воздуха  (порядка  1,3  вместо 1,5), а  по  второму варианту –  на частотах  вращения, меньших

номинальных, наоборот, с большим коэффициентом избытка воздуха.


Рисунок 5 – Варианты скоростных характеристик (qцс), внешних характеристик «желаемого» вида (qцк) с регуляторной ветвью (qцр) и зависимости номера пропускаемой подачи (к) и «степени нечувствительности регулятора» () от частоты вращения кулачкового вала насоса НД-21/2 при работе на «корректорной» и регуляторной ветвях по первому варианту (а) и второму (б); заштрихованная зона – одна секция выключена полностью, а во второй пропускаются  последова-

тельно две и более подач

Отсюда следует, что при обоих вариантах по мере увеличения частоты вращения следует корректировать величину реализуемой цикловой подачи топлива – уменьшать (первый случай) или увеличивать (второй – до регуляторной ветви).

Для исключения указанного нежелательного изменения коэффициента избытка воздуха, рекомендуется к увеличить на единицу, а у реализуемых подач снизить величину цикловой подачи до требуемой для данного нагрузочного режима.

На рисунке 6 представлен график условных реализуемых цикловых подач qцу (сплошные столбики) и пропускаемых (штриховые) для случаев работы без увеличения к и с его увеличением на единицу (к + 1) и последующей коррекцией цикловых подач на величину qц.

При этом текущее значение откорректированной цикловой подачи можно определить по выражению:

Рисунок 6 – Условный график реализуемых (сплошные столбики) и пропускаемых (штриховые)

  цикловых подач

,  (28)

где round(ki) – текущее округленное увеличением на единицу «номера» пропускаемой подачи.

Для определения этих откорректированных величин цикловых  подач  разработана программа ДВС-2008 (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008612426) (приложение VI тома II диссертации).

На рисунках 7 и 8 представлены алгоритм этой программы и результаты расчетов на примере тракторного дизеля Д-21А1.

Рисунок 7 – Алгоритм программы расчета откорректированных величин

цикловых подач

Как видно, в случае работы двигателя по внешней характеристике с округленным к появляются заштрихованные участки, на которых цикловые подачи оказываются недостаточными по величине для конкретного нагрузочного режима. Восполнить эти подачи невозможно, т.к. они выходят за пределы скоростной характеристики qцс. Эта проблема решена именно увеличением к на единицу (к+1). При этом  корректируемая подача qцo оказалась уже ниже, чем qцс и нагрузка N2 изменялась плавно до полного выключения подачи.

Рисунок 8 – Зависимости порядковых номеров следующих за реализуемыми подачами пропускаемых очередных подач к, цикловых подач qц и степени нечувствительности регулятора от частоты вращения кулачкового вала nк: индексы 1 и 2 соответствуют случаям к и к+1; заштрихованные зоны –  не  поддающиеся  для  реа-

лизации цикловые подачи

 

Характеристики qIц.р на частичных режимах (рисунок 4) могут быть определены по текущему значению положения имитатора  рычага  управления Ri с учетом

шага  изменения частоты вращения:

  ,  (29)

где nв и nвmin – частота вращения полного выключения подач при максимальном и минимальном значениях положения имитатора рычага управления Rmax и Rmin.

Координаты характеристики qц.р проще определять, проводя вспомогательную линию (штрих-  пунктирную  на  рисунке 4), параллельную оси  абсцисс на высоте qц.мк и на режимах частичных нагрузок, каждый раз продолжая характеристику qц.р до пересечения с этой штрих- пунктирной линией (точки 1).

Тогда начальные координаты частичной характеристики qIц.р при Ri (в точке

2) будут: qц.мк и nр1i, где nр1i = n1 – n (100 – Ri). При этом конечные координаты (в точке 2I) будут соответственно равны: 0 и nр2i, где  nр2i = nв – n (100 – Ri).

Далее для ni  следует определить qц.рi и qц.кi.

Необходимая для  определения текущих значений mi цикловая подача при Ri < Rmax  найдется из условий:

  (30)

Систему топливоподачи, способную обеспечить регулирование топливоподачи рассмотренными способами целесообразно снабдить электронным регулятором с исполнительным механизмом дискретного типа, позволяющим воздействовать на топливоподачу каждой секции насоса высокого давления отдельно и, в  результате, свести  к  минимуму межсекционную и межцикловую  неравномерности  топливоподачи и, к тому же, сравнительно просто  регулировать  режимы  ра-

боты  двигателя пропуском подач топлива.

Исполнительные механизмы с дискретным регулированием топливоподачи зарубежными фирмами обычно выполняется в виде дорогостоящего электронно- управляемого перепускного клапана (для систем дизелей 1KZ-TE и 2L-TE фирмы Denso клапан реализуется в настоящее время почти за 4,5 тыс. рублей).

Большое практическое значение имеет упрощение конструкции перепускного клапана, а также использование одного клапана для обслуживания нескольких цилиндров двигателя путем, например, использования насосов распределительного типа.

Наиболее простая конструкция достигается при кольцевом клапане (рисунок 9). Здесь топливо, подводимое по каналу 1, приподнимает кольцо 6 на величину h1 и проходит во внутриклапанную полость 7. Свободный  конец  кольца  при этом перемещается на величину h1, но не закрывает отверстие канала управления 4. 

Рисунок 9 – Экспериментальные зависимости коэффициента управляемости  KУ кольцевого клапана от зазора между электромагнитом и внутренней поверхностью клапана S (в притянутом к электромагниту положении) при клапанах массой: – 4г.; – 5г. и – 7г; I – зона повышенного  проявления  электромагнитного “залипания”; 1  –  нагнетательный канал; 2 – электромагнит; 3 –  штифт; 4 – канал управления;  5 – шпонка;  6 –  кольцо; 7 – 

  внутриклапанная полость

При подаче тока на обмотку электромагнита 2 кольцо 6 дополнительно притягивается к электромагниту на величину h2, а его свободный конец, перемещаясь дополнительно на величину h2, закрывает канал управления 4, разъединяя его от внутриклапанной полости 7. Общий ход свободного конца клапана при этом составит (h1 +h2). При необходимости увеличения этого хода рекомендуется использовать многовитковое винтовое кольцо с числом витков  (в этом случае общий ход составит (h1 +h2).

При  обесточивании обмотки электромагнита 2 кольцо 6 возвращается  (за счет силы своей упругости) в исходное положение и, открывая отверстие канала управления 4, соединяет канал управления с ЛВД.

Вполне работоспособный кольцевой клапан был сконструирован с массой подвижных деталей 4 г (при золотниковом она составила 18 г, т.е. было в 4,5 раза больше).

Кольцевой клапан экспериментально исследовался с использованием секции НВД 4УТНМ.

Было выявлено, что при небольшой притирке кольца к гнезду клапан по плотности не уступает клапанам грибкового  типа;  давление 20 МПа, созданное в

ЛВД, и в том и другом случае сохранялось в течение 28 часов и более.

Качество работы кольцевого клапана, как и любого другого, предлагается оценивать коэффициентом управляемости, представляющим собой отношение длительности подачи  управляющего импульса к общей продолжительности перемещения исполнительного механизма.

При кольцевом клапане общая продолжительность нахождения кольца в отошедшем от управляющего отверстия положении составила 3,9 мс и превышала длительность подводимого к обмотке  электромагнита  импульса на 2,1 мс, т.е. коэффициент управляемости составил Ку=0,46.

Такая  сравнительно низкая  управляемость во многом объяснялась залипанием кольца к электромагниту, обусловленным  гидравлическими и (или) магнитными явлениями, массой кольца и силами трения свободного конца кольца о корпус.

Для устранения залипания был введен упор (рисунок 9), выполненный  в виде шпонки 5, ограничивающей ход свободного конца кольца и, тем самым, препятствующей прикосновению кольца к поверхности электромагнита.

Из рисунка 9 следует, что при массе кольца 7 г обеспечение гарантированного зазора величиной  порядка  0,2 мм  повысило управляемость  кольцевого  клапана с 0,46 до 0,63 (на 26,9%), а уменьшение массы кольца от 7 до 4 г – до 0,7 (еще на 8%).

С учетом результатов исследований были разработаны электронно- управляемые системы с насосами рядным и распределительного типа.

Система с рядным насосом изображена на рисунке 10.


Рисунок 10 – Схема системы с электронным управлением топливоподачи: 1 – игла; 2 – форсунка; 3 – перепускной клапан ; 4 и 5 – пружины; 6 и 8 – топливопроводы ; 7 и 11 – над- и подыгольные полости; 9 – полость; 10, 14 и 18 – каналы; 12 и 13 – плунжер и втулка; 15 – разрезное кольцо; 16 – вытеснитель; 17 – магнитопровод; 19 – обмотка; P, V, с и f – соответственно давление, объем, скорость и сечение; индексы т, нп, п, пл, ф, с, вс, рад, к, ку  соответствуют  топливопроводу,  над - и подыгольным полостям, плунжеру,  форсунке, соплам, впускной  полости, радиальному,

кольцу и  каналу управления

Здесь подвижный конец кольца управляет моментами разъединения и соединения надыгольной 7 и подыгольной 11 полостями  иглы распылителя 1; при подаче тока к обмотке 19 электромагнита закрывает отверстие канала 18, а при прекращении подачи – открывает.

При таком принципе работы опережение впрыска и цикловая подача могут регулироваться соответственно моментом и продолжительностью подачи тока к обмотке 19 электромагнита (при работе по предложенной специальной программе управления, представленной в приложении I тома II диссертации). Давление впрыска топлива возрастает с уменьшением опережения закрытия канала управления 18 подвижным концом кольца 15. Оно может регулироваться и воздействием на затяг пружины 4 перепускного клапана 3 (например,  через  специально предусмотренный для этого электромагнит).

Математическая модель этой системы была разработана на основе методики гидродинамического расчета И.В. Астахова, откорректированной с учетом особенностей системы.

Система уравнений, описывающая процесс в насосе, состояла из уравнений объемного баланса топлива и динамического равновесия кольцевого клапана:


  (31)

Процесс в форсунке  описывался  системой  уравнений  объемного  баланса

топлива и динамического равновесия иглы и движущихся с ней деталей:

 

 

 


  (32)

В этих соотношениях: f – сечение, м2; P –  давление, МПа; с – скорость, м/с; V – объем, м3; Q – расход топлива, м3/с; φ и n – угол поворота и частота вращения кулачкового вала насоса, град. и мин-1  соответственно;  β – коэффициент сжимаемости топлива, МПа-1; М – масса  подвижных  деталей, кг; у –  утечки  топлива

через зазоры между плунжером и втулкой, м3/с; σ – ступенчатая функция.

Индексы в обозначениях соответствуют полостям и деталям системы топливоподачи, указанным на рисунке 10.

Расчетные данные по влиянию объема ЛВД и частоты вращения кулачкового вала на цикловую подачу, полученные с использованием предложенной модели представлены на рисунке 11.

Рисунок 11 – Влияние V и nК на  qц при  L = 

500 мм и Рз = 17,5 МПа

Как видно, увеличение внутреннего объема ЛВД повышало цикловую подачу и  положительно влияло на скоростные характеристики системы топливоподачи, т.е. действительно приближало ее к аккумуляторным системам.

Существенное влияние оказывал затяг перепускного клапана 3. По мере ее увеличения (при диаметре канала управления 0,2мм) цикловая подача возрастала; при Ркл= 5,0 МПа она достигала своего максимума 133 мм3.

Такая закономерность объясняется возрастанием сопротивления  стравливанию топлива с полости  кольцевого клапана (в случае, когда электромагнит клапана обесточен) через перепускной клапан.

При повышении затяжки пружины перепускного клапана  с 2 до 6 МПа давление у топливоподводящего штуцера в подыгольную полость повышалось почти в 2 раза (с 30 до 60 МПа), а коэффициент аккумулируемости К возрастал с 2,3 до 3,9.

Система с насосом распределительного типа представлена на рисунке 12. Насос выполнен с использованием золотникового клапана. Не исключается и использование здесь как кольцевого, так и двухзатворного клапана фирмы Denso.

В соответствии с рисунком 12 золотниковый клапан управляет отсечкой подачи плунжера.

Для обеспечения  подачи топлива к форсунке на обмотку электромагнита 7 подается ток. При этом  якорь 9 притягивается к электромагниту и, преодолевая усилие пружины 5, перемещает золотник 6 и перекрывает канал 4 (так, как показано на схеме Б рисунка 12). Нагнетаемое в последующем плунжером топливо проходит (через распределительный  паз 11 плунжера 2,  нагнетательный  канал 10)  к форсунке и

впрыскивается в цилиндр двигателя.

В случае, если ток к  электромагниту 7 не подается, то золотник 6 остается  в

исходном положении, а топливо,  нагнетаемое плунжером, через канал 4 направляется в линию низкого давления (ЛНД) (подача пропускается).

По несколько иной схеме будет  выполняться этот золотниковый  исполнительный механизм  для случая аккумуляторных систем; канал 4 следует соединять с аккумулятором, а золотник 6 выполнять с распределительным пазом с тем, чтобы он совершая вращательное движение, поочередно соединял форсунки с аккумулятором.



Рисунок 12 – Система с распределительным насосом и золотниковым исполнительным механизмом: 1, 3, 4, 10, 12 – осевой, впускной, перепускной, нагнетательный и радиальный каналы; 2 – плунжер-распределитель;  5 – пружина; 6 – золотник; 7 – электромагнит; 8 – регулировочный винт; 9 – якорь; 11 – радиальный паз; А – полость; х  и tхз – ход и продолжительность перемещения золотника; R –  усилие на золотник от давления топлива в

  канале 4

Здесь один клапан может обслуживать несколько цилиндров двигателя.

С  целью  определения  числа  фор-

сунок, могущих обслуживаться одним клапаном была разработана модель рабочего процесса этой системы.

Условные  графики зависимости  управляющих  импульсов U, перемещений

золотника х и плунжера h от времени t при работе по схеме рисунка 12 представлены на рисунке 13.

Рисунок 13 – Условные графики зависимости управляющих импульсов U, перемещений золотника х и плунжера h от времени t: индексы з, о, зс соответствуют закрытию, открытию и нахождению золотника при закрытом состоянии канала 4;  с – опережению подачи в электромагнит управляющего импульса; п, н, вн и а – полному ходу, нагнетания плунжера НВД, выстою его в НМТ и активному ходу; от – открытому состоянию впускного окна; ф, у и о – импульсам форсирующему, удерживающему и обратной полярности; 1,  2 и 3 – значениям перемещений золотника на I, II и III этапах; хз и вз – полному ходу золотника и нахождению его в крайнем правом поло-

жении

Продолжительность перемещений золотника tхз больше, чем продолжительность подачи  управляюще-

го импульса tи. Чем больше эта разница, тем ниже управляемость золотника.

В системах непосредственного действия  число форсунок (цилиндров)  дви-

гателя, могущих обслуживаться одним клапаном с учетом Ку составит:

(33)

В аккумуляторных системах величина tвз =0. Поэтому это число намного выше.

Из этих выражений следует, что чем выше Ку, т.е. ниже tи, tз, tзс и tо, тем большее число форсунок может обслуживаться одним перепускным клапаном. Вполне очевидно, при системах непосредственного действия это число можно увеличить и сокращением общей продолжительности впрыска топлива.

Для анализа величины tхз была разработана математическая модель процесса работы перепускного устройства. При этом золотник вместе с  перемещающимися  заодно с ним деталями рассматривался в виде колебательной системы, а процесс его  движения – состоящим из выделенных на рисунке 13 трех этапов (I, II и III).

Система уравнений, описывающая перемещение золотника на этих этапах, была получена в следующем виде:

Здесь Fэ – усилие электромагнита; Сп и хо – жесткость и предварительный затяг пружины; m – суммарная  масса  подвижных  деталей; kтр – коэффи-

циент трения золотника; tз,  tзс и tо – значения  промежутков  времени, соответствующих I, II и III  этапам.

Система уравнений (34) не имеет аналитического решения. Поэтому решалась численным методом.

Предварительно из конструктивных соображений были приняты основные размеры золотникового клапана (диаметр и длина золотника d1=0,009 м и l=0,01 м; зазор между золотником  и его втулкой  =0,000002 м; жесткость и предварительный затяг пружины Сп =940 Н/м и хо=0,002 м) и спроектирован якорь электромагнита. При этом общая масса подвижных деталей составила m=0,01824 кг.

Для принятых соотношений на рисунке 14 представлен полученный с использованием системы уравнений (34) график  перемещений золотника в зависимости от времени после начала подъема плунжера кулачком насоса (сплошная кривая).

Как видно, колебания золотника не  выявились. Это результат того, что уси-

Рисунок 14 – Расчетные зависимости перемещения золотника от времени для случая  nк= 1020  мин-1  при  учете  сил трения  (сплошная

кривая) и без их учета (штрихпунктирная)

лия на золотник со стороны пружины после упора якоря на электромагнит оказались больше его инерционных усилий. С учетом этого из систем уравнений (34) вообще можно исключить величину х2.

Общая продолжительность перемещения золотника и нахождения его на упоре при открытом состоянии канала 4 составила 11,5 мс (70,38 г.п.к.в.н.), а коэффициент управляемости равнялся Ку = 0,83. При nк = 1020 мин-1 один золотник мог обслуживать в случае систем непосредственного действия 2 цилиндра двигателя (360:70,382), а аккумуляторного типа – 5.

Анализ системы уравнений (34) позволил выяснить, что на управляемость золотника существенное влияние оказывают действующие на золотник силы трения и масса подвижных деталей золотникового клапана.

Если пренебречь трением (kтр=0), представленная выше система уравнений принимает более простой вид:

;

;

.

(35)

Продолжительность tхз перемещения золотника, определенная по системе уравнений (35), была меньше, чем по уравнениям (34) на 1,7 мс  и составила 9,8 мс (рисунок 14) и,  соответственно, получилось, что  один золотник может обслуживать 3 цилиндра двигателя. Снижая силы трения и усилие пружины можно приближаться к этому числу или превысить его.

Силы трения снижаются при  использовании гидравлически  уравновешенно-

го золотника, в частности, при подведении топлива к нему через, например, два противоположно расположенных канала, сокращении хода золотника (выполнением выходных отверстий в виде паза) и др.

Массу подвижных деталей золотникового клапана можно снизить, выполняя золотник полым и рационализируя конструкцию самого клапана.

Управляемость клапана можно повысить и  сокращая  величины  tз (увеличением, например,  подводимого  к обмотке  напряжения от удерживающего Uу  =0,5В (12В – при использовании широтно-импульсной модуляции) до форсирующего Uф) и tо – импульса обратной полярности Uо (см. штриховые линии графика напряжений рисунка 13). При Uф=50В получился Ку=0,85.

Увеличению Ку способствует и использование гидроусилителей (например, как в двухзатворных клапанах фирмы Denso).

Алгоритмы и программы для микропроцессорного непрерывного и дискретного управления топливоподачей предложенных систем для тракторных дизелей представлены на рисунке 15 и приведены в приложениях II-V тома II диссертации. За основу при этом были приняты тракторные дизели 1Ч12,5/14, 2Ч10,5/12 и 4Ч10,5/12.

Дискретное управление обеспечивается модулем 1 с 8-ми разрядным микроконтроллером  mega128 быстродействием 16 MIPS (16 миллионов операций в секунду). 

Для непрерывного управления величиной подаваемого топлива предусмотрен модуль 2 с микроконтроллером mega8 быстродействием 8 MIPS (при кварцевой стабилизации частоты на 16 МГц быстродействие его доходит до 16 MIPS). Обмен информацией между модулями 1 и 2 обеспечивается по последовательному периферийному интерфейсу SPI.

В случае необходимости контроля дополнительных параметров (например, давление и температура надувочного воздуха и т.д.) в модуле 1 (электронного  регулятора) может быть использован микроконтроллер более высокой разрядности (16 или 32) и быстродействия (выше 16 MIPS).

В третьей главе приведены конструкции топливных систем, спроектированных с использованием результатов представленного выше теоретического анализа.

Система с гидрозапорной форсункой и клапаном кольцевого типа была выполнена по схеме рисунка 10 и собрана с использованием топливного насоса 4УТНМ (его одной секции) и одинаковых по длине топливопроводов высокого давления длиной (500мм), соединяющих над- и подыгольные полости гидрозапорной форсунки с НВД.

Система с регулированием режимов работы двигателя пропуском подач была собрана в 2-х вариантах – на базе распределительного и рядного насосов.

В обоих вариантах были предусмотрены сменные электронно- управляемые исполнительные  механизмы с золотниковым, кольцевым и двухзатворным (фирмы Denso) клапанами. Для повышения точности регулирования топливоподачи при золотниковом  клапане был предусмотрен исполнительный механизм с шаговым электродвигателем. Требуемая точность регулирования топливоподачи (без дополнительной корректировки) достигалась использованием двухзатворного клапана.

Рисунок 15 – Алгоритм  программы  управления топливоподачей воздействием на число пропускаемых подач дискретно и величину подаваемого топлива непрерывно либо дискретно

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований.

На рисунке 16 изображены файлограммы процесса топливоподачи системы с гидрозапорной форсункой при частоте вращения кулачкового вала 800 мин.

Как следует из них, момент подачи управляющего импульса действительно определял опережение впрыска топлива (). Так, при его подаче без запаздывания относительно отметки  начала отсчета (т.е. при  t=0) опережение  впрыска  составило 1,6 мс (7,7 град.п.к.в.), а при запаздывании на 0,6 мс – 2,1 мс (10,1 град.п.к.в.). С запаздыванием подачи максимальное давление  впрыска  возрастало с 30 до 35 МПа, т.е. на 0,5 МПа/ град. Эту величину можно было регулировать за счет объема ЛВД.


Рисунок 16 – Файлограммы процесса топливоподачи при подачах управляющего импульса с запаздыванием (t) относительно метки начала отсчета на 0,6 мс (а) и без него (t=0) (б и в): τ – продолжительность впрыска; hи – ход иглы; Р1нп и  Р1п  –  давления у топливоподводящих  штуцеров

в над – и  подыгольные полости




Рисунок 17 – Зависимость суммарной подачи насоса (Σ), цикловой подачи  (qц) и расхода топлива на управление (Gупр)  от продолжительности  управля-

ющего импульса ()



На рисунке 17 приведены зависимости цикловой  подачи (qц), расхода на управление (Gупр) и подачи насоса () от продолжительности управляющего импульса () (при nк=800 мин).

Как видно, длительность управляющего импульса  действительно определяла цикловую подачу топлива. Ее можно было  регулировать (изменяя расход  на управление) в пределах 16…150 мм3.

На номинальном режиме цикловая подача составила 60 мм3, а на управление затрачивалось 130 мм3. Из-за затрат топлива на управление  мощность привода экспериментальной системы оказалась на 3,4% выше, чем у серийной.

Сравнительные исследования показали, что при экспериментальном насосе с кольцевым клапаном межцикловая неравномерность подачи оказалась ниже на всем диапазоне подач. При подаче, например, 80 мм3/цикл она составила 10%, в то время как у серийной была 16%, а  при 35 мм3 /цикл  разница была  еще больше

(25 и  35%). Это результат,  вероятно, использования в  нем  гладкого плунжера  и

отсутствием грибкового клапана с отсасывающим пояском.

Моторные  испытания  проводились на  дизеле 1Ч 12,5/14, укомплектованном форсункой с распылителем Б80.16.032Б и одинаковыми по длине топливопроводами высокого давления длиной (500) мм и внутренним диаметром 2 мм. Давление  начала  впрыска  было отрегулировано на 12,5 МПа.

Испытания проводились по многофакторному плану. В качестве переменных были выбраны: – угол опережения впрыска; (Рз+Рнп’) – давление начала впрыска и n – частота вращения вала двигателя. За параметр оптимизации был принят удельный эффективный расход топлива  – gе.

На основе  анализа априорных экспериментальных данных была  выбрана

функция отклика вида:


  gе = в0 + в1 + в2 (Рз+Рнп’) + в3 n + в12 (Рз+Рнп’) + 

+ в13 n + в23 (Рз+Рнп’) n + в11 (Рз+Рнп’) 2 +

  + в22 (Рз+Рнп’)  2 + в33 n 2,

(36)



Рисунок 18 – Корректорная ветвь внешней регуляторной характеристики дизеля 1Ч12,5/14 при  РЗ =12,5 МПа  и  работе  со  штатным () 

и  опытным  () насосами



где в0, в1, в2, в3, в12, в13, в23, в11, в22, в33 –  коэффициенты уравнения; – опережение впрыска; Рз и Рнп’ – давления затяга пружины иглы распылителя и в надыгольной полости.

Значения факторов определялись по общепринятой  методике с использованием экспериментальных данных.

Для случая n =1100 мин-1 они оказались равными: =  23,551 град.;  (Рз+Рнп’) =

19,150 МПа. При этих значениях получилось gе = 364,763 г/(кВтч).

Адекватность модели была доказана  критерием Фишера; рассчитанное значение его не превышало табличного (1,89 < 2,0).

Результаты  расчетов,  выполненных  с  использованием выражения  (36)  и экспериментов, приведены на рисунке 18.

Как  видно, при экспериментальной  системе  экономичность  была значительно выше. На режиме, например, n = 1600мин-1 удельный расход топлива был меньше на  2,48% (на 7,2 г/(кВтч)) и на 15 град. была ниже температура отработавших газов. Это является, вероятно, результатом обеспечения оптимальных значений опережения и давления впрыска топлива.

Минимально- устойчивая частота вращения холостого хода двигателя при экспериментальном насосе была ниже на 63 мин-1, чем при штатном (897 вместо 960 мин-1) из-за более высокой при нем межцикловой стабильности подачи.

В период  проведения  безмоторных  (473часа)  и  моторных (55) испытаний

отказы и изменения характеристик системы с опытным  насосом  не наблюдались.

Это позволяет положительно оценить возможную надежность ее работы.

Система, работающая с пропуском подач, была испытана на четырехцилиндровом тракторном дизеле Д-144.

Предварительно с использованием штатного насоса распределительного типа исследовалось регулирование режимов работы двигателя последовательным выключением цилиндров. Результаты их представлены на рисунке 19.

Как видно, по мере отключения цилиндров экономичность  двигателя даже на  малых нагрузках  не  повышалась, а, наоборот, ухудшалась.


Рисунок 19 – Нагрузочные характеристики дизеля Д-144 при работе с насосом НД-21/4 и частоте вращения коленчатого вала 1100 мин-1: - работают все цилиндры; - выключен один цилиндр; – выключены  два цилиндра;    –  отключены  три  ци-

  линдра

 

С целью выяснения причины этого  были  проведены  испытания  тепловозного двигателя Д-50.

При этом было учтено, что по тепловозным дизелям имеются сравнительно большое количество данных, указывающих на эффективность работы последовательным отключением цилиндров.

Результаты исследований этого дизеля на  режимах,  соответствующих II,  III

и V позициям  контроллера (частотам вращения коленчатого вала 300, 330 и 480 мин-1), представлены на рисунке 20.

Положительный эффект от отключения  цилиндров  проявлялся только на относительно узком диапазоне нагрузок на частотах вращения, близких 330 мин-1;  при n= 330 мин-1 (рисунок  20, б) на режиме 180 кВт при отключении двух  цилиндров  экономичность повысилось на 50 г/(кВт ч).

Рисунок 20 – Зависимости ge дизеля Д-50 от нагрузки при частотах вращения коленчатого вала 300 мин-1 (а), 330 (б)  и 480 (в):   –  работают все  цилиндры; –  от-

ключен один цилиндр; – отключены два цилиндра

Для установления причин выявленного относительно малой эффективности простого отключения цилиндров были проведены  дополнительные  исследования

на тракторном двухцилиндровом дизеле Д-21А1.

Двухцилиндровый  двигатель был  принят с  тем, чтобы исключить  влияние

числа цилиндров на результаты испытаний.

При отключении как первого, так и второго цилиндра экономичность двигателя не повышалась (рисунок 21, а).

Рисунок 21 – Нагрузочные характеристики дизеля Д-21А1 с распределительным насосом НД-21/2 при n=1100 мин-1 и работе: – на обоих цилиндрах; – только на первом цилиндре; – только на втором цилиндре, а – до корректировки цикловых подач и 

после (б)

Все это объяснялось тем, что при насосах распределительного типа, как известно, изменение (отключение) подачи топлива  в один цилиндр существенно из-

меняет цикловую подачу в очередной (продолжающий работать). В случае, когда она оказывалась больше, чем при работе обоих цилиндров, то при соответствующем ее уменьшении удельный расход топлива снижался (рисунок 21, б). И, наоборот, когда был меньше, то этот расход можно было снизить увеличением цикловой подачи топлива.

Как видно из рисунка, при последовательном отключении  одного из цилиндров цикловая подача на продолжающий работать цилиндр резко возрастала; на режиме, например, 2кВт была выше на 22 мм3/ цикл. Изменение удельного расхода топлива происходило ступенчато (на графике рисунка 21, б ступенька выделена стрелкой). Например, при выключении второго цилиндра на режиме малых нагрузок (Ne=3 кВт) он, по сравнению с работой на двух цилиндрах, снизился (рисунок 21, б) от точки 1 до 2 – на 50 г/(кВт·ч), а температура выхлопных газов, наоборот, повысилась от точки 1 до точки 2 на 133 0С. Это обстоятельство является  серьезным  недостатком регулирования нагрузки отключением цилиндров.

С учетом полученных данных вновь был испытан двигатель Д-144. Корректировка подачи НВД при работе на одном цилиндре (корректировку при работе на двух и трех цилиндрах не удалось осуществить) позволила на режиме Ne=2 кВт

и n=1100 мин-1 повысить экономичность на 85 г/(кВт·ч).

Последующие  исследования  были направлены на выяснение  причин относительно малого повышения  экономичности работы двигателя по мере отключения цилиндров. Они проводились на дизеле Д-21А1 по вариантам, когда у отключаемого цилиндра были сняты головка (что  соответствует снижению степени сжатия до 1 и отключению клапанов системы газораспределения) и головка и компрессионные и маслосъемные кольца.

Для упрощения эти испытания проводились с использованием рядного насоса 2УТНМ.

При обоих вариантах  на всем диапазоне частот вращения наблюдалось существенное снижение удельного расхода топлива. Так, при работе со снятой головкой цилиндра и режиме Ne=1,6 кВт (рисунок 22) удельный расход топлива снизился на частотах вращения 1100 мин-1 на 10 г/(кВтч); 1200 – на  80;1500 –  на 110 и  1800 –  на  200. Это является, вероятно, следствием устранения затрат энергии на насосные  хода поршня, сжатие  газов,  уменьшения теплоотвода  в охлаждающую среду  в процессе сжатия, а также механических потерь энергии, обусловленных давлением газов в надпоршневом пространстве, соответствующих отключенному цилиндру.

Рисунок 22 – Нагрузочные характеристики дизеля Д-21А1 при работе с насосом 2УТНМ и частоте вращения коленчатого вала 1800 мин-1: - работают оба цилиндра; - выключен один цилиндр; - снята головка отключенного цилиндра; - сняты головка цилиндра  и  кольца  поршня; α  – коэффици-

  ент избытка воздуха

При снятии поршневых колец экономичность  двигателя повышалась, естественно, дополнительно  (из-за  снижения сил трения).

Так,  на  том же мощностном режиме при n=1100 мин-1 он снизился еще на 40 г/(кВтч); 1200 – 50; 1500 – 80 и 1800 – 110.

Ожидаемым  явилось и то, что на всех режимах снижалась температура отработавших

газов.  На  режиме,  например, Ne=1,6 кВт и n=1100 мин-1 при снятой головке отключаемого цилиндра она оказалось ниже на 10 0С, а при снятии и колец - еще  на  20 0С. В то же время  во  всех случаях отключение  одного цилиндра приводило к повышению температуры отработавших газов другого цилиндра. Так, простое отключение второго цилиндра при n=1800 мин-1 на режиме  Ne=4 кВт повысило ее на 295 0С.

С уменьшением  частоты  вращения температура  отработавших газов снижалась менее  ощутимо.  Все  же  в  любом  случае температура выхлопных газов была ниже, чем при работе  на двух цилиндрах  на номинальном режиме (1040 С по рисунку 22).

Многие из перечисленных потерь зависят от степени сжатия. С учетом этого было более подробно исследовано ее влияние. При экспериментах степень сжатия менялась установкой дистанционного кольца между цилиндром и блок- картером двигателя. При толщине кольца 2,95 мм  степень сжатия  составила 11,8; 8,9 мм – 7,7 и 11,3 мм – 6,8. Единице  она равнялась, естественно, при снятии головки насоса.

При работе двигателя со сниженной степенью сжатия, но фиксированными в открытом положении клапанами, должный эффект не достигался.

Это объяснялось, во-первых, увеличением при этом в 2 раза потерь на  насосные  хода (в течение каждого  оборота  происходят  всасывание  и выталкивание газов) и, во-вторых, вероятно, ухудшением  сгорания топлива, вызванного попаданием  отработавших газов во впускной коллектор (поскольку у не работающего цилиндра открыты оба клапаны) и, как следствие, снижением мощности.

При фиксации клапанов в закрытых положениях с уменьшением степени сжатия удельный эффективный расход топлива монотонно и довольно существенно снижался, причем на всех частотах вращения коленчатого вала.  Так, на  режиме Ne=2 кВт и n=1100 мин-1 при ее уменьшении  с  16,5  до  6,5 он  снизился на  40  г/(кВтч); 1200 –  90; 1500 –  110; 1800 – 160 (данные для n=1800 мин-1 приведены на рисунке 23). Достигнутый эффект объясняется кроме всего прочего и тем, что даже при отключении подачи через стенки цилиндра в процессе сжатия системе  охлаждения передается,  как известно, около 5% всего отводимого ею тепла.

Рисунок 23 – Влияние  степени сжатия на показатели работы дизеля Д-21А1 (с насосом 2УТНМ) при фиксированных в закрытых положениях  клапанах  у  выключенного цилин- 

  дра (n=1800 мин-1)

 

Большой эффект, сопоставимый с эффектом снятия головки цилиндров, выявился, естественно, в случае прекращения охлаждения отключенного цилиндра. Общая производительность вентилятора снижалась при экспериментах на 40 % путем уменьшения передаточного отношения его привода (с 2,5 до 1,5).

На режиме Ne=1,6 кВт и  n=1100мин-1  при  снижении  производительности  вентилятора расход топлива  снизился  на  60 г/(кВтч); 1200 –

70; 1500 – 90 и 1800 – 190 (результаты испытаний для режима n=1800 мин-1 представлены на рисунке 24).

Во всех случаях эффект от отключения цилиндров возрастал по мере снижения нагрузки.

В целом снятие головки  цилиндров  и поршневых колец, прекращение охлаждения отключаемого цилиндра и  снижение  затрат  энергии  на  привод  клапанов  системы  газораспределения  (фиксацией  клапанов  в  закрытых положениях) позволили снизить удельный расход топлива на  режиме Ne=1,6 кВт  на 110 

г/(кВтч) при n=1100 мин-1; 200 –1200; 280 – 1500 и 500 – 1800.

Это, вероятно, предел, к которому следует стремиться при переходе на регулирование последовательным отключением цилиндров.

Перечисленные мероприятия  наиболее  полно  реализуются,  естественно, в случае  выполнения  силовой  установки составной, например,  из  2 – 3 самостоятельных двигателей, работающих на один вал и последовательно останавливаемых

по мере снижения частоты вращения и нагрузки.

Результаты  испытаний  объясняют  и характерную для гибридных силовых установок высокую топливную экономичность.

Снижения  степени  сжатия по  мере уменьшения нагрузки можно достичь и при выполнении  двигателя  по  обычной  схеме в случаях, например, снабжения его дополнительной  камерой,  отделенной  от основной электронно- управляемым клапаном (как  это  иногда  делается в  дизелях с целью  облегчения  их  пуска),  или (что проще) с электронно- управляемыми клапанами системы газораспределения, позволяющими регулировать фактическую степень сжатия и одновременно снизить потери на насосные ходы поршня.


Рисунок 24 – Нагрузочные характеристики дизеля Д-21А1 с насосом 2УТНМ при 1800 мин-1:  - работают все цилиндры; - выключен один цилиндр; –  у отключенного  цилиндра  сняты

головка и кольца  и  выключено охлаждение

 

Дальнейшие испытания показали, что недостаток последовательного отключения цилиндров, заключающийся в ступенчатом изменении показателей работы  двигателей,  не  проявляется  при  работе с отключением  рабочих ходов поршней (пропуском подач топлива).

Моторные испытания двигателя с регулированием режимов работы  пропуском подач с использованием электронно- управляемых топливоподающей системы и впускного  клапана  газораспределительного меха-

низма (ГРМ) проводились  с  использованием разработанных базовых характеристик и программ (приложения III, IV и V тома II диссертации).

Результаты их представлены на рисунке 25.

Как видно, при  работе  с пропуском  подач,  изменение  удельного  расхода

топлива происходит, как и ожидалось, плавно.

При дополнительном регулировании фазы газораспределения электронно- управляемым впускным клапаном ГРМ (закрытием его в такте впуска на выключаемом цилиндре) удельный расход топлива снижается на 40 г/(кВтч). Такое регулирование  положительный  эффект  дало  и на больших частотах вращения (1800 мин-1) (рисунок 25, б). Дополнительное корректирование цикловой подачи на работающем цилиндре при работе с пропуском подач позволило повысить, как ожидалось, и равномерность вращения коленчатого вала двигателя. Так, на скоростном режиме 1950 мин-1 при работе дизеля Д-21А1 на стенде DS-926v без нагрузки степень неравномерности вращения коленчатого вала снизилась с 2,1% до 1,0% (рисунок 26).

Рисунок 25 – Нагрузочные характеристики дизеля Д-21А1 с штатным и опытным насосами при  n=1100 мин-1 (а) и  n=1800 мин-1 (б):  •  – работа без  пропуска подач (штатная система),   – без  пропуска подач воздействием на длительность подводимого к обмотке электромагнита тока;    – пропуском  подач; –  пропуском  подач и дополнительным корректированием цикловых подач; –  пропуском подач,  дополнительным  корректированием  цикловых  подач  и электронным  управлением  впускным  кла-

  паном ГРМ; е –  число пропускаемых  подач

Рисунок 26 – Зависимость степени неравномерности вращения коленчатого вала тракторного дизеля Д-21А1 от частоты вращения при регулированиях пропуском подач (1),  дискретном регулировании цикловой подачи изменением длительности подводимого к обмотке соленоида  тока  (кривая  2) и пропуском подач и дополнительным  корректированием  цикловых  подач 

на  продолжающий  работать цилиндр (3)


В пятой главе проведены расчеты по экономической эффективности внедрения результатов исследований.

Модернизация дизелей СМД-62 тракторов Т-150К  предложенными электронно- управляемыми топливоподающими системами и впускными клапанами ГРМ позволит в условиях Республики Башкортостан сэкономить на одном тракторе до 2,08 т топлива в год.

На сегодня в Республике Башкортостан имеется 2031 трактор Т-150К. В целом на весь этот парк экономия составит 4,2 тыс. т топлива в год.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Наибольший эффект от обеспечения оптимальных для каждого режима работы двигателя параметров топливоподачи при электронном регулировании достигается при взаимном приспособлении аппаратуры топливоподачи (и в целом двигателя) к регулятору топливоподачи, в частности усиливая ее аккумулирующие свойства и впрыскивая увеличенную подачу топлива и на режимах малых оборотов и нагрузок, и электронного регулятора к аппаратуре топливоподачи – выбором принципа регулирования и исполнительного механизма и разработкой электронного блока управления с соответствующими датчиками и программой управления.

2. Степень аккумулирующих свойств систем непосредственного действия предлагается оценивать коэффициентом аккумулируемости, представляющим отношение объема аккумулированного в ЛВД топлива к величине цикловой подачи топливоподающей системы, и определяемым по предложенному выражению.

Аккумулирующие свойства этих систем возрастают увеличением объема их ЛВД, давления топлива в ней и гибкости привода плунжера.

При характерных для них объемах ЛВД (6 см3), давлениях впрыска топлива (60…130 МПа), цикловой подаче топлива (60…120 мм3/цикл) и жесткости привода плунжера (2,0 10 4 Н/мм) коэффициент их аккумулируемости доходит до 3,2…4,8.

Предложена электронно- управляемая топливоподающая система с гидрозапорной форсункой и с по­вышенными аккумулирующими свойст­вами (до 4,12…5,64). Она позволяет в широких пределах относительно просто регулировать цикловую подачу (от 16 до 150 мм3/цикл) и изменять опережение впрыскивания (на 10 град.п.к.в.). При этом, как и следует желать, с уменьшением опережения давление начала впрыскивания возрас­тала (от 17,5 до 24,1МПа). Система отличается высокой стабильностью топливоподачи.

Она позволила снизить у дизеля 1Ч12,5/14 на номинальном  режиме  работы удельный эффективный расход топлива на 2,48% (на 7,2 г/(кВтч))  и  уменьшить (за счет повышения стабильности топливоподачи) ми­нимально- устойчивую частоту вращения холостого хода двигателя на 6,6% (63 мин).

3. При малых оборотах и нагрузках увеличенную подачу топлива можно впрыскивать при регулировании режимов работы двигателя последовательным отключением цилиндров. Недостаток такого регулирования – скачкообразное изменение показателей работы двигателя, увеличение неравномерности по цилиндрам термических напряжений основных деталей и повышение степени неравномерности вращения коленчатого вала двигателя.

Более перспективным является регулирование отключением рабочих ходов поршней, лучше приспособленное для внедрения электронного регулирования топливоподачи. При нем не только автоматически решается проблема повышения идентичности термических напряжений, но и представляются широкие возможности для повышения равномерности вращения коленчатого вала дизеля, в частности  корректированием цикловых подач в продолжающие работать цилиндры. Так, при работе тракторного дизеля Д-21А1 на скоростном режиме 1950 мин-1 на стенде DS-926v (без загрузки) этим методом удалось снизить степень неравномерности вращения коленчатого вала с 2,1% до 1,0%.

4.        Положительный эффект регулирования отключением рабочих ходов поршней  наиболее  полно  проявляется  в случаях уменьшения  механических потерь энергии и теплоотвода в систему охлаждения, соответствующих отключенному цилиндру двигателя. Наиболее просто это достигается уменьшением фактической степени сжатия в цилиндре к моменту начала пропуска рабочего хода поршня, в частности использованием электронно- управляемых клапанов ГРМ. Это позволяет в дизеле, например, Д-21А1 на ре­жиме 33% нагрузки (Ne=6 кВт и п=1800 мин-1) снизить удельный расход топли­ва на 27% (с 520 до 380 г/(кВтч)).

5. Применительно к тракторным дизелям перспективным является дискретное регулирование топливоподачи клапанными исполнительными механизмами, позволяющими воздействовать на топливоподачу каждой секции насоса высокого давления отдельно и, в результате, свести к минимуму межсекционную и межцикловую  неравномерности  топливоподачи и сравнительно просто регулировать режимы работы двигателя пропуском подач топлива. При этом непрерывное регулирование параметров топливоподачи могут использоваться для повышения точности регулирования топливоподачи.

Качество работы клапанных исполнительных механизмов может оцениваться предложенным коэффициентом управляемости, представляющим отношение дли­тельности подачи управляющего электрического импульса к общей  продолжитель­ности  нахождения клапанов  в положении,  приподнятом от отверстия  управляемого канала.

Повышению управляемости клапанов и, как следствие, снижению мощности электромагнитов способствует использование гидро­усилителей, регулирование подводимого к электромагниту тока (форсирующе­го на участке перемещения их к электромагниту и обратного импульса на участке его обратного хода), снижение массы подвижных деталей и сил трения между подвижными элементами др.

Наиболее полно эти мероприятия могут реализоваться при использовании непрецизионных разрезных кольцевых клапанов, приближающихся по принципу работы к клапанам с гидравлическими усилителями, отличающихся низкой себестоимостью и малой (в 4...5 раз меньшей, чем у золотниковых клапанов) массой подвижных деталей.

Управляемость их может быть повышена устранением «залипания» кольца к электромагниту путем обеспечения гарантированного зазора меж­ду кольцом и электромагнитом в притянутом положении. Достаточным  является зазор порядка 0,2 мм, обеспечиваемой использованием штифт- шпонки, ограничивающей ход свободного конца кольца. При этом коэффициент его управляемости доходит до 0,63.

При необходимости увеличения используемого для регулирования хода разрезного конца кольца могут использоваться многовитковые (2...3) кольцевые клапаны.

При регулировании режимов работы двигателя пропуском подач один электронно- управляемый клапан может обслуживать 2…4 цилиндра двигателя при системах непосредственного действия и 5…10 – аккумуляторного типа. С учетом этого обстоятельства можно сократить число используемых в системе электронно- управляемых клапанов (например, выполняя НВД по распределительной схеме) и этим серьезно упростить конструкцию системы топливоподачи в целом.

6. Электронный блок управления целесообразно разрабатывать на базе микроконтроллеров, в частности AVR или ARM с быстродействием в 16 млн. операций в секунду и выше. При этом он позволяет, как показали эксперименты, управлять цикловой подачей топлива непрерывно, дискретно или даже комбинированно.

Необходимое быстродействие обеспечивается  тем, что время с момента  на-

чала обработки полученной со всех датчиков информации до поступления команд к исполнительным механизмам не превышает 65 мкс (т.е., при  частотах вращения  коленчатого вала двигателя 1800 мин-1 составляет 0,7 град.п.к.в.).

Этот блок управления одновременно может использоваться  и  для управления фазами газораспределения  (через электронно- управляемые клапаны ГРМ).

7. Предложены и экспериментально проверены и доведены до работоспособного  состояния  алгоритмы  и  программы для ряда электронно- управляемых топливных систем тракторных дизелей, обеспечивающие:

– всережимность регулирования;

– «желаемые» скоростные характеристики тракторных дизелей, предложенных В.Н. Болтинским;

– допускающие непрерывное, дискретное и комбинированное регулирования цикловой подачи топлива.

8. Переход на регулирование режимов работы двигателя пропуском подачи топлива не требует существенного изменения конструкции двигателя – снимается механический регулятор, а вместо штуцера НВД устанавливается штуцер с установленным в нем электронно- управляемым перепускным клапаном. Ток к клапану подводится от электронного блока управления.

Перевод двигателей на такое регулирование может  производиться  в условиях

обычных ремонтных мастерских. При этом для модернизации одного дизеля, например, СМД-62 (трактора Т-150К) требуются затраты в сумме 35,4 тыс. руб., по одному трактору за год будет сэкономлено 2,08 т топлива на сумму 53,5 тыс. руб.

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

Ведущие рецензируемые научные журналы и издания

1. Галиуллин, Р.Р. Регулирование режимов работы дизелей  пропуском подач топлива [Текст] / Р.Р. Галиуллин, Э.М. Гайсин // Механизация и  электрификация сельского хозяйства, 2005. – №11. – С.30-31.

2. Галиуллин, Р.Р. Топливоподающая система с электронным регулятором для  тракторного  дизеля  [Текст] / Р.Р. Галиуллин, В.Н. Хусаинов //  Тракторы  и

с.х. машины, 2007. – №9. – С. 10-12.

3. Галиуллин, Р.Р. Топливный насос высокого  давления  с  электронным управлением  для  тракторных дизелей [Текст] / Р.Р. Галиуллин // Сельский  механизатор, 2007. – №9. – С. 44-45.

4. Галиуллин, Р.Р. Электронный регулятор для тракторных  дизелей  с насосами высокого давления типа НД [Текст] / Р.Р. Галиуллин // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2007. – №10. – С. 43-44.

5. Галиуллин, Р.Р. Регулирование двигателя отключением цилиндров – как фактор повышения экономичности  его работы [Текст] / Р.Р. Галиуллин  //  Трак-

торы и с.х. машины, 2007. – №10. – С. 11-13.

6. Гайсин, Э.М. Математическая модель перепускного устройства топливного насоса дизеля  с  регулированием  пропуском  подач топлива  [Текст] / Э.М. Гайсин,  Р.Р. Галиуллин // Механизация и электрификация  сельского  хозяй-

ства, 2007. – №12. – С. 33-36.

7. Гайсин, Э.М. Исследование рабочего процесса перепускного устройства дизельного топливного насоса,  работающего пропуском  подач топлива  [Текст] /

Э.М. Гайсин, Р.Р. Галиуллин // Механизация  и электрификация сельского хозяйства, 2008. – №01.  – С. 23-35.

8. Баширов, Р.М. Методика построения базовых характеристик для топливных систем тракторного дизеля, работающего пропуском подач топлива [Текст] / Баширов Р.М., Галиуллин Р.Р. // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2008. – №11.  – С. 46-47.

9. Баширов, Р.М. Исследование стабильности работы электронно- управляемой топливоподающей системы [Текст]  / Р.М. Баширов,  Р.Р. Галиуллин // Трак-

торы и с.х. машины, 2009. – №3. – С. 21-23.

Патенты и программы

  1. 10. Патент № 2201523 РФ, 7 F02М 59/36. Топливная система для двигателя внутреннего сгорания [Текст] / Р.М. Баширов, И.И. Габитов, К.В. Костарев, А.В. Неговора, Р.Р. Галиуллин // Открытия. Изобретения, 2003.– Бюл. № 9.

11. Патент № 2201524 РФ , 7 F02М 59/36. Топливная система для двигателя внутреннего сгорания [Текст] / Р.М.  Баширов,  И.И. Габитов, К.В.  Костарев, А.В.

Неговора, Р.Р. Галиуллин // Открытия. Изобретения, 2003.– Бюл. № 9.

12. Патент № 2258823 РФ, МПК F02D 17/02. Топливная система с электрон-

но- управляемым кольцевым нагнетательным клапаном для автотракторных  дви-

гателей с регулированием режимов работы отключением подач топлива [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, А.А. Ильин, Ф.З. Габдрафиков // Открытия. Изобретения, 2005.– Бюл. № 23.

13. Патент № 2301910 РФ, МПК F02М 65/00. Устройство для измерения неравномерности подачи топлива [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, С.З. Инсафуддинов // Открытия. Изобретения, 2007.– Бюл. № 18.

14. Патент № 2301903 РФ МПК F02М 59/46. Топливная  система распределительного типа для автотракторных дизелей с регулированием режимов работы отключением  подач топлива [Текст]  / Р.М. Баширов,  Р.Р. Галиуллин, Э.М. Гайсин //

Открытия. Изобретения, 2007.– Бюл. № 18.

15. Баширов, Р.М. Тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, №2008612426, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 19.05.2008.

Материалы международных, всероссийских и региональных конференций

16. Баширов, Р.М. Электронно- управляемая система топливоподачи для трак-

торного дизеля [Текст] / Р.М. Баширов, И.И. Габитов, Ф.З. Габдрафиков,  Р.Р. Галиуллин // Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России». – Уфа: БГАУ, 2002. – С. 297-299.

17. Габитов, И.И. Топливоподающая система непосредственного действия с

электронным управлением и гидрозапорной форсункой [Текст] / Габитов И.И., Неговора А.В., Костарев К.В., Галиуллин Р.Р. // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей: Сб. науч. тр. научно-технической конференции. – С- Петербург: – СПбГАУ, 2002. – С. 200-203.

18. Баширов, Р.М. Кольцевой клапан для  топливной  системы  автотрактор-

ных дизелей и его математическая модель [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин // Проблемы  экономичности  и  эксплуатации ДВС в  АПК  СНГ:  Материалы

пост. дейст. международного  научно- практического  семинара  стран. –  Саратов:

СГАУ, 2002. – Выпуск №15. – С. 61-63.

19. Баширов, Р.М. Система непосредственного действия с электронным управлением топливоподачи [Текст] / Р.М. Баширов, Ф.З. Габдрафиков, Р.Р. Галиуллин // Материалы международной научно-практической конференции «Перспективы разработки и внедрение прогрессивной техники и оборудования  в агро-

продовольственном комплексе». – Уфа: БГАУ, 2002. – С. 267-269.

20. Баширов, Р.М. Затраты мощности на  привод  топливоподающих  систем

тракторных дизелей [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, М.Г. Динисламов // Материалы международной научно-практической конференции «Перспективы разработки и внедрение прогрессивной техники и оборудования в агропродовольственном комплексе». – Уфа: БГАУ, 2002. – С. 270-273.

21. Баширов, Р.М. Электронно- управляемая  система топливоподачи  с гидро-

механическим запиранием иглы [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин // Материалы международной научно практической конференции (к XIII международной специализированной выставке «АГРО-2003»). – Уфа: БГАУ, 2003. – С. 210-213.

22. Баширов, Р.М. Электронный  регулятор  для топливоподающей системы

непосредственного действия [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, Э.С. Шами-

данов // Материалы 110 научно-практической  конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов университета «Достижения аграрной науки - производству». – Уфа: БГАУ, 2004. – С. 12-15.

23. Баширов, Р.М. Электронно- управляемая система топливоподачи для тракторных дизелей [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, А.А. Ильин // Материалы 110 научно-практической  конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов университета «Достижения аграрной науки - производству». – Уфа: БГАУ, 2004. – С. 16-19.

24. Баширов, Р.М. Топливоподающие  системы  непосредственного действия для дизелей с регулированием пропуском рабочих ходов поршней [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, С.З. Инсафуддинов // Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса. Материалы Всероссийской научно-практической конференции (в рамках XV Международной специализированной выставки «АгроКомплекс-2005»). – Уфа: БГАУ, 2005. – Часть II. – С.12-15.

25. Баширов, Р.М. Топливная система для тракторных дизелей с регулированием пропуском рабочих ходов поршней [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, Э.М. Гайсин // Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса. Материалы Всероссийской научно-практической конференции (в рамках XV Международной специализированной выставки «АгроКомплекс-2005»). – Уфа: БГАУ, 2005. – Часть II. – С.15-18.

26. Габдрафиков Ф.З. Электронно-  управляемые  системы  с позиционным

воздействием на органы управления топливоподачей в тракторных дизелях [Текст] / Ф.З. Габдрафиков, Р.Р. Галиуллин, П.Г. Кудряшов // Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса. Материалы Всероссийской научно-практической конференции (в рамках XV Международ-

ной  специализированной выставки  «АгроКомплекс - 2005»). –  Уфа: БГАУ, 2005. – Часть II. – С.23-25.

27. Галиуллин, Р.Р. Управление работой двигателя пропуском рабочих ходов их

поршней [Текст] / Р.Р. Галиуллин, Э.М. Гайсин // Материалы  научно- практической

конференции молодых ученых, аспирантов и студентов: «Молодежная наука  и  АПК: проблемы и перспективы». – Уфа: БГАУ, 2005. – С.119-121.

28. Галиуллин, Р.Р. Электронный  регулятор  для  тракторного  дизеля / Р.Р.

Галиуллин, П.Г. Кудряшов [Текст] // Материалы научно-практической конференции  молодых  ученых, аспирантов  и  студентов: «Молодежная  наука  и АПК:

проблемы и перспективы». – Уфа: БГАУ, 2005. – С.116-118.

29. Галиуллин, Р.Р. Математическая модель тракторной дизельной топливо-

подающей системы непосредственного действия с электронным управлением и гидрозапорной форсункой [Текст] / Р.Р. Галиуллин // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. Научный журнал, 2005. – №6. – С.24-26.

30. Баширов, Р.М.  Система  топливоподачи  для  дизеля  работающего с про-

пуском подач топлива [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, Э.М. Гайсин // Ма-

териалы всероссийской научно-практической конференции: «Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК». – Уфа: БГАУ, 2006. – С.18-21.

31. Баширов, Р.М. Электронный  регулятор  для  двигателя,  работающего  с

пропуском подач топлива [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, Э.М. Гайсин //

Материалы всероссийской научно-практической конференции: «Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК». – Уфа: БГАУ, 2006. – С.21-27.

32. Галиуллин, Р.Р. Исследование топливоподающей системы дизеля с регулированием нагрузки пропуском подач топлива [Текст] / Р.Р. Галиуллин, Э.М. Гайсин // Материалы I всероссийской научно-практической конференции: «Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК». – Уфа: БГАУ, 2006. – С.80-83.

33. Галиуллин, Р.Р. Топливный насос высокого давления с электронным регулятором [Текст] / Р.Р. Галиуллин, Э.М. Гайсин // Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня открытия Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. – ЧГСХА, 2007. – С.521-524.

34. Баширов, Р.М. Сравнительные исследования эффективности последовательного  отключения  цилиндров  дизеля Д50 [Текст] / Р.М. Баширов,  Р.Р. Галиуллин, Гайсин Э.М. // Отчет о научно-исследовательской работе. – Уфа, 2007. – 35 с.

35. Баширов, Р.М. Разработка базовой  характеристики регулирования дизе-

ля пропуском подач топлива [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, Э.М. Гайсин // Вестник Башкирского государственного  аграрного университета.  Научный  журнал, 2007. – №9. – С.23-26.

36. Баширов, Р.М. Разработка топливной системы с электронным регулятором / Баширов Р.М., Галиуллин Р.Р., Хусаинов В.Н. // Материалы всероссийской

научно-практической конференции. – Уфа: БГАУ, 2007. – С.12-16.

37. Гайсин, Э.М. Разработка математической модели перепускного устройства топливной системы дизеля, работающего пропуском рабочих ходов поршней [Текст] / Э.М. Гайсин, Р.Р. Галиуллин // Материалы всероссийской научно- прак-

тической конференции. – Уфа: БГАУ, 2007. – С.38-41.

38. Галиуллин, Р.Р. Возможности снижения степени неравномерности вращения коленчатого вала двигателя [Текст] / Р.Р. Галиуллин, Э.С. Шамиданов //  Материа-

лы всероссийской научно-практической конференции. – Уфа: БГАУ, 2007. –С.42-44.

39. Галиуллин, Р.Р. Электронный регулятор для  автотракторных дизелей [Текст]

/ Р.Р. Галиуллин // Материалы II-й Открытой Всероссийской научно-практической  конференции  молодых  ученых. – Ульяновск: Ульяновская  ГСХА, 2007. –  Часть

2. – С.153-156.

40. Галиуллин, Р.Р. Топливная система с электронным регулятором [Текст] /

Р.Р. Галиуллин, В.Н. Хусаинов // Материалы международной научно- практичес-

кой конференции. – Уфа: БГАУ, 2007. – С. 68-71.

41. Баширов, Р.М. Выключение цилиндров – как метод повышения экономичности двигателей [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, Э.М. Гайсин // Материалы международной научно-практической конференции. – Уфа: БГАУ, 2007. – С. 39-44.

42. Баширов, Р.М. Электронно- управляемые топливные системы  для  дизе-

лей, работающих пропуском подачи топлива [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин, В.Н. Хусаинов // Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием.– Уфа: БГАУ, 2008. – Часть 4. – С. 31-35.

43. Баширов, Р.М. Регулирование топливоподачи в тракторных дизелях [Текст] / Р.М. Баширов, Р.Р. Галиуллин – Уфа: БГАУ, 2008. – 184 с.

44. Галиуллин, Р.Р. К проблеме снижения степени неравномерности вращения

коленчатого вала тракторного дизеля при регулировании его режимов работы пропуском подачи топлива [Текст] / Р.Р. Галиуллин // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. Научный журнал, 2008. – №11 – С.23-26.

45. Баширов, Р.М. Повышение машинно- технологического и энергетического потенциалов сельского хозяйства [Текст] / Р.М. Баширов, Рив М. Баширов, Р.Р. Галиуллин и др. // Отчет о научно-исследовательской работе по АН РБ. – Уфа, 2008. – 46 с.

46. Галиуллин, Р.Р. Модернизация тракторных дизелей электронным управ-

лением топливоподачей [Текст] / Р.Р. Галиуллин – Уфа: БГАУ, 2008. – 168 с.

47. Галиуллин, Р.Р. Топливный насос высокого давления с электронно- управляемым золотниковым исполнительным механизмом [Текст] / Р.Р. Галиуллин, В.Н. Хусаинов // Сборник научных трудов «Проблемы энергообеспечения предприятий АПК и сельских территорий» СПБ. – СПбГАУ, 2008. – С. 141-146.

ГАЛИУЛЛИН РУСТАМ РИФОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

ТОПЛИВОПОДАЧИ

Лицензия Республики Башкортостан на издательскую деятельность №0261

от 10 апреля 1998 года. Подписано в печать «___» ________ 2009 г.

Формат 60x84. Бумага типографическая.

Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 2,0.Тираж 100экз. Заказ № ___.

Издательство и типография ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет».

Адрес издательства и типографии: 450001, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.