автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Методология повышения эффективности функционирования автотракторной техники на основе оценки и реализации технологического уровня применяемого топлива

На правах рукописи

САФИУЛЛИН Равиль Нуруллович

МЕТОДОЛОГИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ И РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ ПРИМЕНЯЕМОГО ТОПЛИВА

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания

в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

13 МАЛ 2015

Санкт-Петербург 2015

005568752

005568752

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Керимов Мухтар Ахмиевич -

профессор, доктор технических наук, профессор кафедры «Автомобили, тракторы и технический сервис» ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет» Дидманидзе Отари Назирович -член-корреспондент РАН, профессор, доктор технических наук, директор института непрерывного профессионального и дополнительного образования «Высшая школа управления АПК» ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева» Тимохин Сергей Викторович -профессор, доктор технических наук, профессор кафедры «Тракторы, автомобили и теплоэнергетика» ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» Неговора Андрей Владимирович — профессор, доктор технических наук, профессор кафедры «Тракторы и автомобили» ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации ашинно-тракторного парка (ФГБНУ ГОСНИТИ), г. Москва, 1-й Институтский проезд, д. 1

Защита диссертации состоится 30 июня 2015 г. в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 220.060.06 в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет», по адресу: 196601, г. Санкт-Петербург, Пушкин, Петербургское шоссе, д. 2, СПбГАУ, ауд. 2-719

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

Автореферат разослан 25 апреля 2015 г. и размещён на сайтах: http:// vak2.ed.gov.ru, http://spbgau.ru.

Учёный секретарь

диссертационного совета $ __

доктор технических наук, rT/rfT/y у s

профессор / п( (У¡/¿/¿'С-—"¿Смирнов Василий Тимофеевич

Ведущая организация:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сельское хозяйство нашей страны является одним из главных потребителей энергии. Непрерывный рост машинно-тракторного парка, повышение уровня производства сельскохозяйственной продукции и объемов механизированных робот сопровождается непрерывным увеличением расхода топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). За последние 10... 15 лет потребление топлива в сельскохозяйственном производстве возросло почти в два раза. Мировая практика подтверждает, что рост объема сельскохозяйственной продукции на 1 % требует увеличения топливно-энергетических затрат примерно на 2,5 %. Поэтому дальнейший рост валового потребления энергии является объективной закономерностью.

Вопросы рационального использования топливо-энергетических ресурсов стала и одной из важнейших экономических, социальных и технических задач современности в связи с тем, что в энергетическом балансе развитых стран мира основным источником энергии является нефть. Острота проблемы усугубляется еще и тем, что развитие и усложнение техники в последние годы привело к возрастанию требований к качеству топливо-смазочных материалов (ТСМ). Проблема рационального применения нефтепродуктов может быть решена только на базе теоретических и экспериментальных исследований сложных процессов физико-химических превращений топлива в ДВС, применения топлив на научных основах химмотологии. Вопросам разработки отдельных разделов сельскохозяйственной химмотологии посвящены работы Г.П. Лышко, Н.И. Итинской, К.В. Рыбакова, H.A. Кузнецова. Большой вклад в развитие агроинженерной науки в целом и, в частности, повышение эффективности функционирования транспортно-тех-нологических машин на основе изучения эксплуатационных свойств ДВС внесли ученые Н.С. Ждановский, A.B. Николаенко, О.Н. Дидманидзе, B.C. Шкрабак, A.B. Неговора, C.B. Тимохин, Т.Ю. Салова и другие. По вопросам повышения технологической надежности и оценки влияния качества топлива на эффективность функционирования технической оснащенности проводятся исследования в ВИМ, ГОСНИТИ, ВИТИН и др. научных организациях и высших учебных заведениях.

Однако до настоящего времени не разработана методология повышения эффективности функционирования автотракторной техники (AIT) за счет оценки и реализации рациональных эксплуатационных показателей топлива, применяемого в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Интенсивное использования автотракторной техники в АПК РФ приводит к необходимости улучшения эксплуатационных показателей ДВС. Поэтому к ДВС предъявляются жёсткие требования по энергосбережению и экологической безопасности. Решить эти проблемы путём создания новых типов двигателей внутреннего сгорания в настоящее время ни конструктивно, ни экономически не представляется возможным. Возрастание требований к предельно допустимым выбросам (ПДВ) вызывает повышение требований к эксплуатационным и экологическим свойствам топлив.

Основными задачами теории и практики в области рационального использования топлива в автотракторной технике являются:

- разработка оптимальных требований к уровню качества топлив;

- внедрение в эксплуатацию новых сортов топлива и установление условий их использования;

- изучение процессов изменения качества и состава топлива при эксплуатации двигателей, а также установление закономерностей, связывающих качество топлива с экономичностью и экологичностью работы ДВС;

- разработка ускоренных методов эксплуатационных испытаний топлива в автотракторной технике;

- разработка методов контроля качества топлива в эксплуатационных условиях;

- разработка норм расхода топлива и определение его потребности;

- определение основных путей экономии топлива при эксплуатации автотракторной техники;

- разработка мероприятий по сохранению качества топлива и снижению потерь при транспортировании, хранении и применении;

- решение экологических задач, направленных на снижение загрязнения окружающей среды.

Качество моторных топлив определяет эксплуатационные и экологические характеристики автотракторной техники, и, следовательно, улучшение качества моторных топлив — важная народнохозяйственная проблема. Рациональное применение топлива путём оптимизации его состава при одновременном совершенствовании конструкции ДВС является актуальной задачей и представляет значительный теоретический и практический интерес.

В связи с этим настоящее исследование посвящено разработке методологии повышения эффективности функционирования автотракторной техники на основе оценки качества применяемого топлива и реализации его оптимальных эксплуатационных свойств путем применения электронного управления и его регулирования, что способствует повышению технико-экономических показателей двигателей традиционной конструкции. Важное место в данной работе занимают вопросы теории и практики моделирования технологических процессов с применением современного математического аппарата.

Диссертационная работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете (СПБГАСУ). В диссертацию включены также методики выбора калибровок управления для ДВС и результаты эксплуатационного контроля регулировок силовой системы с помощью разработанной установки (исследования выполнялись в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе, Военной академии тыла и транспорта и СПбГАСУ).

Тема диссертационной работы соответствует задачам «Стратегии развития сельскохозяйственного машиностроения России до 2020 года», планам НИР СПбГАСУ и связана с научной программой Министерства транспорта Российской Федерации на период до 2030 г.

Цель исследования: разработка методологии повышения эффективности функционирования автотракторной техники за счёт улучшения эксплуатационных показателей топлива на основе оптимизации его состава, совершенствования конструкции систем питания, элементов электронного управления и регулирования.

Объект исследования: фракционный состав топлива и его химмотологиче-ские процессы и свойства; энергосбережение при использовании в ДВС различных видов топлива; технические решения, обеспечивающие оптимизацию состава топлива и повышение эффективности функционирования автотракторной техники.

Предмет исследования: закономерности формирования качественных показателей топлива, применяемого в ДВС, а также аналитические зависимости между эксплуатационными показателями применяемых топлив и двигателей внутреннего сгорания.

Методика исследований: в диссертации использованы основные положения системного подхода, теории ДВС, химмотологии, гидро- и термодинамики; методы математического моделирования и теории принятия решений.

Методологической основой экспериментальных исследований является корреляционный анализ и математическая статистика, планирование многофакторного эксперимента, компьютерная обработка данных. Также использовалось имитационное моделирование на разработанной лабораторной установке. Для проведения стендовых, доводочных и исследовательских испытаний ДВС с применением газоаналитического оборудования использовалась разработанная автоматизированная установка. Оценка показателей работы ДВС производилась при лабораторных и дорожных испытаниях автотракторной техники. Результаты экспериментов обрабатывались методами математической статистики с использованием программы «Brandon».

Научная новизна заключается в разработке методологии повышения эффективности функционирования автотракторной техники на основе оценки и реализации технологического уровня применяемого топлива и состоит в следующем.

1. Обоснована аналитическая закономерность влияния качества применяемого топлива на энергосбережение в ДВС автотракторной техники.

2. Разработаны теоретические основы формирования технологического уровня применяемого топлива в ДВС.

3. Предложена методика аналитической оценки качества применяемого топлива в ДВС с целью обоснования его технологического уровня.

4. Разработана критериальная основа для оценки технологического уровня применяемого топлива в ДВС автотракторной техники.

5. Определены научные положения, направленные на реализацию технологического уровня применяемого топлива с целью эффективного функционирования автотракторной техники.

6. Обоснованы методы и средства повышения эффективности эксплуатации автотракторной техники с учетом технологического уровня применяемого топлива.

7. Разработано научно-методическое обеспечение экспериментальных исследований с целью эффективной реализации технологического уровня применяемого топлива.

Представлены рекомендации по внедрению результатов исследований в производство и их технико-экономическая оценка.

Праюлческую значимость работы составляют:

1. Устройство для приготовления и подачи топлив в ДВС;

2. Автоматический регулятор для приготовления и подачи топлива в ДВС.

3. Имитационный диагностический стенд для контроля и регулирования электронных систем управления ДВС.

4. Автоматизированная система стендовых испытаний двигателей внутреннего сгорания.

5. Система программно-адаптивного управления ДВС для оценки и реализации рациональных качественных показателей применяемых топлив.

6. Система адаптивного (совместного) регулирования цикловой подачи топлива и распределения нагрузки между работающими цилиндрами при применении топлив различного качества.

7. Эксплуатационные рекомендации по рациональному приготовлению и применению топлив различного технологического уровня для достижения оптимальной энергетической эффективности.

Результаты исследований используются в научной и учебной работе в СПбГАСУ и других высших учебных заведениях РФ, а также в ряде организаций и сельхозпредприятий Санкт-Петербурга и Ленинградской области (СПК «Племзавод «Детскосельский», ООО АТФ, ООО «ДОРПРОЕКТ», ООО «ТСТ», ЗАО «УМ-242»).

Практическое использование полученных результатов позволило уменьшить затраты энергоресурсов и получить положительный экономический эффект.

Достоверность результатов, основных выводов и рекомендаций обусловлены применением современных информационных технологий, а также экспериментальными исследованиями в лабораторных условиях с использованием компьютерных методов обработки информации, сходимостью теоретических и экспериментальных данных.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях: 5-я международная конференция 19-20 сентября 2002 года «Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах» г. Санкт-Петербург; международная научно-техническая конференция молодых ученых «Актуальные проблемы современного строительства» СПБГАСУ, 2004; 6-я международная конференция «Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах», 2004; 62-я научная конференция профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПБГАСУ, 2005; 63-я научная конференция профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПБГАСУ, 2006; 7-я международная научно-практическая конференция «Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах» СПБГАСУ, 2006; международная научно-техническая конференция СПбГАСУ, 2012; 2-й международный конгресс студентов и молодых ученых (аспирантов, докторантов) «Актуальные проблемы современного строительства» СПБГАСУ, 2013; 5-я международная конференция 25-28 июля 2013 года «Актуальные проблемы современного строительства» СПБГАСУ; международной научно-практической конференции

10-12 октября 2012 г. «Эффективность и безопасность автомобильного дорожного комплекса»; Санкт-Петербургский международный автотранспортный форум 24—27 октября 2013 г. Санкт-Петербург, конгресс «Автотранспорт будущего»; международная научно-практическая конференция 20-21 марта 2014 г. Воронеж «Альтернативные источники энергии на автомобильном транспорте: проблемы и перспективы рационального использования»; 9-я Международная дистанционная научная конференция «Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения» г. Липецк, 22-23 мая 2014 г.

На защиту выносятся следующие научные положения и основные результаты исследований:

- математическая модель процесса влияния качества применяемого топлива на энергосбережение в ДВС автотракторной техники;

- теоретические основы формирования технологического уровня применяемого топлива в ДВС;

- методика аналитической оценки качества применяемого топлива в ДВС с целью обоснования его технологического уровня;

- система показателей (кретириальная основа) для оценки технологического уровня применяемого топлива в ДВС автотракторной техники;

- научные основы реализации технологического уровня применяемого топлива для обеспечения эффективного функционирования автотракторной техники;

- методы и средства повышения эффективности эксплуатации автотракторной техники с учетом технологического уровня применяемого топлива;

- научно-методическое обеспечение экспериментальных исследований с целью эффективной реализации технологического уровня применяемого топлива;

- рекомендации по внедрению результатов исследований в производство и их технико-экономическая оценка.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 57 печатных работ, в том числе: 2 монографии, 3 учебных пособия, 8 статей в центральных журналах, 20 статей в сборниках научных трудов ведущих ВУЗов, 16 тезисов научных докладов, а также получено 2 патента РФ на полезную модель. Общий объём публикаций составляет 24 усл., печатных листа, из которых 75 % принадлежит автору.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 529 страницах компьютерного текста, содержит 55 таблиц, 120 рисунков, приложения и состоит из введения, семи глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, содержащего 324 наименования, в том числе 36 — на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены научная новизна и положения, выносимые на защиту.

Первая глава «Состояние проблемы и ее анализ. Концепция, задачи исследования». Анализ научно-практических работ, связанных с решением проблемы улучшения технико-экономических и экологических показателей выпускаемых, находящихся в эксплуатации и перспективных ДВС АТТ свидетельствует о низ-

кой эффективности их функционирования. Это оказывает большое влияние на производительность АТТ, себестоимость производимой сельхозпродукции и энергосбережение в агротехнологиях. Комплексным методом решения данной проблемы является совершенствование конструкции ДВС и применение топлив улучшенного состава. Существует объективная необходимость глубокого изучения механизма действия, разработки специальных методов и средств оценки физико-химических, экологических и экономических показателей, с целью более точного подбора топлива и присадок, а также создание топлив с улучшенными эксплуатационными свойствами. Прогрессивность применяемых в данной работе технических и технологических решений по оценке и реализации технологического уровня применяемого топлива тесно связана с адаптивными возможностями электронной системы управления ДВС автотракторной техники.

На основе анализа проблемы сформулированы следующие задачи исследований:

1. Разработать математическую модель влияния качества применяемого топлива на энергосбережение в ДВС автотракторной техники.

2. Разработать теоретические основы формирования технологического уровня применяемого топлива в ДВС.

3. Предложить систему показателей (критериальную основу) технологического уровня применяемого топлива в ДВС автотракторной техники

4. Разработать методику оценки качества применяемого топлива в ДВС и обоснования его технологического уровня.

5. Определить научные основы реализации технологического уровня применяемого топлива для эффективной эксплуатации автотракторной техники.

6. Обосновать методы и средства повышения эффективности функционирования автотракторной техники с учетом технологического уровня применяемого топлива.

7. Разработать научно-методическое обеспечение экспериментальных исследований с целью эффективной реализации технологического уровня применяемого топлива.

8. Выполнить внедрение технических и технологических разработок и оценить их экономическую эффективность.

Рис. 1. Влияние технологического уровня применяемого топлива на эффективность функционирования ДВС автотракторной техники

При оценке качественных показателей применяемого топлива необходимо: сформулировать и обосновать понятие «технологический уровень» конкретного топлива и дать рекомендации по его повышению, а также определить качество топлива для подбора его рационального состава, установить чувствительность отдельных процессов к колебаниям параметров с целью их взаимной адаптации, а также стохастичность связей между процессами в технологии, вскрывающих основные закономерности функционирования электронных блоков управления. С этой целью разработана модель для исследования влияния технологического уровня применяемого топлива на эффективность функционирования ДВС автотракторной техники (рис. 1).

Схема процесса формирования качества топлива приведена на рис. 2.

Технологический уровень применяемого топлива - это относительная характеристика качества. Методологический цикл эффективного функционирования автотракторной техники при применении топлив различного качества должен быть следующим: технологический процесс реализации качественных показателей топлива —» рабочий процесс ДВС —» методы оценки и реализации технологического уровня применяемого топлива. Качество топлива оценивается сложным комплексом свойств. Оно включает как эксплуатационные свойства самого топлива, так и свойства, определяемые на основе эффективной эксплуатации автотракторной техники.

Вторая глава «Математическое моделирование процесса влияния качества применяемого топлива на энергосбережение ДВС автотракторной техники». Для математического моделирования рабочего процесса ДВС при применении топлив различного качества использована модель процесса энергосбережения в двигателе с воспламенением от сжатия. Эта модель является достаточно универсальной. Энергосбережение во внутрицилиндровом пространстве поршневого двигателя внутреннего сгорания может рассматриваться как результат осуществления термодинамических процессов, совершаемых с рабочим телом переменной массы и характеризующимся внешним энергообменом. Первый вариант — исходная продолжительность подачи чистого топлива в ДВС равна оптимальной (с точки зрения достижения наивысшей экономичности). В этом случае увеличение продолжительности за счет изменения качества топлива приведёт к повышению удельного расхода топлива. Второй вариант - исходная продолжительность подачи чистого топлива меньше оптимальной. Тогда увеличение продолжительности подачи за счёт разбавления топлива водой повлечёт сначала снижение удельного расхода топлива до момента достижения продолжительности подачи, равной оптимальной. Дальнейшее разбавление топлива водой приведёт к росту удельного расхода.

Рис. 2. Схема технологического процесса формирования качества топлива

Изменение удельного расхода топлива при использовании эмульгированных топлив (ЭТ) определяется изменением теплотворной способности его топливного компонента и должен существовать баланс тепла, введённого в цилиндр. Тогда имеем:

(1)

где gt. - удельный расход топлива, г/квтч; О," - теплотворная способность топлива, кДж; Ке гг1 - удельный расход топлива при работе на ЭТ, г/квтч; Ог/ - теплотворная способность топлива в составе ЭТ, кДж.

Модель рабочего процесса ДВС при использовании ЭТ должна быть дополнена нижеприведенными зависимостями. Цикловая подача топлива и ЭТ равна:

_ с.

<7ц=<7ит+С,„, (3)

г- <?ит

",=Г~|-V

—-1 (4)

С

V » у

где Сн - относительное содержание присадки в ЭТ; <7ц - цикловые подачи соответственно топлива и ЭТ, кг/цикл; а - коэффициент избытка воздуха; / -количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг топлива.

С учётом приведённых формул теплота, затраченная на нагревание и испарение кг присадки, равна

де„ =^„СЛ^Сп„(Г5-Гнач)+ц11.г], (5)

где Гнм - начальная температура воды, К; г - скрытая теплота парообразования, г = 2253 кДж/кг; р.^- молекулярная масса присадки.

По результатам расчета внутрицилиндровых процессов определяются эффективные показатели рабочего процесса: эффективный КПД т| среднее эффективное давление Ре, эффективная мощность .V, удельный эффективный расход топлива крутящий момент двигателя Мк. Характеристики активного тепловыделения (рис. 3) показывают, что использование ЭТ приводит к уменьшению выделения тепла до ВМТ. При этом начальная интенсивность тепловыделения на ЭТ ниже, чем на стандартном топливе, но затем выделение теплоты ускоряется. Таким образом, применение ЭТ на дизеле приводит к сдвигу второго периода сгорания относительно ВМТ, в результате чего увеличивается количество топливных паров в цилиндре к моменту воспламенения.

В соответствии с полученными значениями давлений рабочего тела в цилиндре ДВС по известным выражениям рассчитываются значения температуры рабочего тела и параметры отработавших газов. Процессы образования токсичных компонентов ОГ ДВС моделируются с учетом текущего значения давления и температуры в цилиндре (.Рц, 7*), атмосферного давления и температуры окружающей среды. В модели использованы эмпирические зависимости и формулы хи-

мических реакций образования токсичных компонентов отработавших газов. Программное обеспечение разработано применительно к персональным компьютерам и включает в себя программу расчета рабочего процесса дизеля КамАЗ-740.37.400 с использованием ЭТ и моделирования процессов образования токсичных компонентов отработавших газов. Проверка адекватности модели осуществлялась по критерию Фишера. В результате проверки установлено, что модель позволяет с достоверностью 95 % определять мощностные и экономические показатели дизеля, а также состав отработавших газов.

Третья глава «Методологические основы оценки технологического уровня применяемого топлива». Методика выбора топлив для ДВС с целью достижения оптимальной энергетической эффективности рабочего процесса должна включать в себя несколько этапов.

1. Определение обобщенного критерия энергетического КПД без учета экологического и экономического составляющих факторов применения топлива на ДВС автомобильного типа;

2. Определение критерия плотности энергетического потока и коэффициента использования топлива с учетом энергосбережения и экологической безопасности. Исходя из этого общий энергетический КПД будет равен произведению КПД производства и КПД использования топлива, т. е.

Л3= Л„ х К (6)

где Г|э - общий энергетический КПД топлива, %; г)п - КПД производства топлива, %; kt - КПД использования топлива, %

Для обеспечения энергетической автономности и экономии энергии была разработана универсальная модель 3-х звенной химмотологической системы повышения эффективности эксплуатации АТТ, позволяющая осуществить выбор комбинаций «топливо-двигатель-эксплуатация автотракторной техники».

На основании универсальной.модели химмотологической системы АТТ была разработана схема повышения эффективности функционирования АТТ при использовании топлив различного физиико-химического состава с системой оценки качества топлива (СОКТ) (рис. 4). Объединив физические свойства топлив по степени их влияния на эксплуатационные свойства АТТ, получим три группы (основные) показателей:

- показатели, характеризующие энергетические свойства;

- показатели, характеризующие смесеобразующие свойства;

- показатели, характеризующие загрязнённость топлива.

мм dx » ! / / -« г ; д 1 \ « * \ »

0.01 0 / \ / \ 1 л ;

/ / / / / ----Т

Рис. Э. Характеристика сгорания топлива в дизеле с ЭТ: 1 - по результатам обработки индикаторных диаграмм (дизельное топливо), 2 - расчёт на компьютере (ЭТ)

Рис. 4. Модель повышения эффективности эксплуатационных свойств АТТ при использовании топлив различного физико-химического состава путем применения системы оценки качества топлива

Перспектива использования различных видов топлив зависит от обобщенных экономических критериев, представленных в разработанной модели использования энергии на транспорте (рис. 5).

Применение единого эффективного топлива на всей автотракторной технике позволит упростить систему распределения по сравнению с современной системой с тремя видами топлива: бензином, дизелем и природным газом различных типов. К основным факторам, оказывающим влияние на КПД использования топлива, относятся: характеристика автотракторной техники, содержание вредных веществ в отработавших газах и условия функционирования АТТ.

Рис. 5. Модель использования энергии автотракторной техники

Структурная модель влияния состава топлива на эффективность ДВС позволяет прогнозировать качественные показатели и осуществлять аналитический подбор состава топлива. Эффективность ДВС в первую очередь зависит от функционирования системы энергосбережения, которая в свою очередь обоснована выбором более качественного топлива по эксплуатационным свойствам. Модель прогнозирования влияния состава топлива (рис. 6), позволяющая выполнить анализ качественных его показателей, имеет вид

Ы = /(ах,ау,а1,Лх,Ву,С1,чя,0) . (7)

Уравнение (7) можно преобразовать следующим образом:

N = АхВуСг |||аХс1хс1ус12. = и/0 Ща^ДхЫуск = м/П] ^a.zdxdydz , (8) поп где ау - комплексный показатель качества, характеризующий эксплуатационные свойства топлива; а, — единичные показатели качества, получаемые при испытании топлив; Ах коэффициент весомости /-го группового показателя качества; В коэффициент весомости /-го комплексного показателя качества; Сг коэффициент весомости /'-го единичного показателя качества; Ч/п - коэффициент весомости определенных показателей качества; И — область значений показателей качества топлива данного вида, регламентируемая стандартами.

Рис. 6. Модель прогнозирования влияния состава топлива на эффективность ДВС: п-показатель качества; 1,2,3..г - номер уровня; 0,1,2,3 ... ¿-номер показателя в ранжированном ряду.

Свойства и показатели качества учитываются по уровням в соответствии со степенью их сложности. Комплексный показатель качества выражается функцией:

К=П^-Ы22-..,Ы1) . (9)

Для аддитивной модели комплексный показатель качества может быть рассчитан по формуле

(10)

где - коэффициент весомости показателя качества низшего уровня в высшем.

Важнейшим комплексным показателем качества топлива является разработанный обобщенный критерий - коэффициент использования топлива, учитывающий технические возможности и экономический эффект от его использования, а также взаимное влияние отдельных эксплуатационных свойств.

Энергетические свойства топлива оцениваются удельной теплотой сгорания и плотностью. Теплота сгорания углеводородного топлива зависит от соотношения в нем углерода и водорода. При увеличении соотношения С://теплота сгорания снижается и при увеличении коэффициента использования топлива Ю теплота сгорания увеличивается. Так как теплота сгорания зависит от принятого ранее соотношения С: И, предлагается более рациональная зависимость Н:С. ~ кг называемая коэффициентом использования топлива, определяющая наиболее весомые показатели качества топлива - энергетические свойства топлива.

Результатом функционирования двигателя как энергопреобразующей системы является поток работы. Разработанная зависимость плотности энергопотока топлива Е,.1, учитывающая его энергетические свойств, может быть представлена в виде:

п"ц

.2

к, МВт

= (11) м

где площадь поршня, м2.

Исходя из этого продолжительность одного цикла подачи топлива

Св

т"=7-ГТ + ДтФ>

10тпдк0ак, '

где - массовый расход воздуха, кг; т - количество впрыскиваний на один цикл; п — частота вращения вала, об/мин; д — динамическая расходная характеристика форсунки; ко - множитель, учитывающий тактность двигателя и размерность величин п, д и к1 - переменные множители, обеспечивающие коррекцию подачи топлива при оценке его качества на всех эксплуатационных режимах и др.; а определяет начальные регулировки и при разомкнутом программном управлении устанавливается на заданном уровне согласно базовой матрице, а при работе локально замкнутого контура поддерживается на уровне а = 1,0. Поправка Лтф определяется запаздыванием срабатывания форсунки и может быть использована для коррекции управления при изменении качества топлива.

Плотность входного энергопотока топлива в двигателе определяет его предельные потенциальные возможности в энергетическом отношении, т. е. является экстенсивным фактором, обусловливающим количественные характеристики энергопреобразования. Энергетические свойства топлива определяются разработанным критерием — коэффициентом использования топлива

да. (12)

С помощью коэффициента использования топлива можно выразить эффективную мощность и удельный расход топлива двигателя:

д/ = С,РЛ С,к, л, ' 3600 3600^' ■т'

3600Л

где А - коэффициент, учитывающий химический состав топлива и определяемый по значениям плотности и анилиновой точки.

С учётом (13) коэффициент использования топлива определяется по разработанным зависимостям:

АЫл

*■=-; (15)

(16)

<?цт|е10-

Ча

где А. - коэффициент, характеризующий энергетические свойства топлива, эффективность преобразования теплоты в механическую работу, совершенствование конструкции ДВС. Учёт показателей экологической безопасности функционирования АТТ обеспечивается в соответствии с разработанной моделью (рис. 7).

С помощью разработанной модели оценки и реализации технологического уровня применяемого топлива в ДВС (рис. 8) определяется оптимальный уровень качества топлива. Повышения эффективности АТТ при различных условиях функционирования сводится к задаче комплексной оптимизации основных величин двигателей и параметров при безусловной оценке качества применяемого топлива в ДВС. Комплексная оптимизация ДВС включает: обоснование выбора основных величин двигателя исходя из целей и задач эффективной эксплуатации АТТ; оценка качества применяемого топлива и определение его оптимального состава; определение оптимальных параметров элементов подсистем ДВС.

Для проведения комплексной оптимизации должны быть оптимально увязаны между собой все характеристики ДВС через их определяющие величины и параметры. Из рис. 9 видно, что задача комплексной оптимизации при использовании топлив различного качества представляет собой многокритериальную многопараметрическую оптимизационную задачу. Основой декомпозиции двигателя на подсистемы служит структурная связь между его элементами и учет особенности их функционирования. Назначение взаимодействия подсистем двигателя - реализация заданных эксплуатационных свойств АТТ, по различным каналам управления ДВС в ответ на командные сигналы ЭСУД.

Иерархическая структура исследования (ИСИ) процесса оптимизации ДВС при использовании топлив различного качества включает следующие основные этапы построения:

— декомпозиция целевого функционала (комплексного показателя целесообразности функционирования) и предмета исследования на иерархические уровни;

Уровень О

Уровень 1

Уровень 2

Модель экологической безопасности ДВС автотракторной техники при применении топлив различного качества

_ELEL

Экологическая оезопасность функционирования AT Г

Экологическая безопасность эксшту атахши АТТ при применении топлив различного качества

dZEH

Iпс- I

| ЭБ производства топлива || ЭБ эксплуатации топлива Ц ЭБ применения топлива в 1

на объектах 11 силовых о становках ATT |

1

или

- ЛЕИ--

-—-- I ПС-З.З

ЭБ пожаровзрывоопасных

ситуации на ооьектах и АТТ

ЭБ аварийных ситуаций при проливах топлива

ЭБ раоочего процесса б силовой установке AT

Уровень 4

ПС-^.l |

^ | ПС-4.2 |

Управление хихо£отологическиз.ш _процессами_

Управление уровнем зксплузтапконттьтх свойств!

Прогнозирование применения топлив различного качества

Уровень 5

I ПС-5.2 [

| ПС-5.3 |

I Исследование процессов, определяющих ЭБ 1 Исследование свойств, определяющих развитие ХП Моделирование применения различных топлив в АТТ

>"ровень б

ПС-6.1 |

ПС-6.2 |

Экерг етич ее гае показатели АТТ | Показатели ХП | Обоощениые показатели ХП ЭС

тНПС6Ч,

I Критерии I 1 эс 1

Рис. 7. Модель экологической безопасности ДВС АТТ при применении топлив различного качества: потоки материального и информационного обеспечения, эксплуатация и технология подачи топлива и т. п.; для Г1С окружающая среда - градиент температуры, давления и т. п.

- разработка математических моделей функционирования ДВС, ее подсистем и элементов на каждом уровне;

- установление взаимосвязи функционалов с основными величинами и параметрами ДВС на каждом уровне;

- выявление величин и параметров наибольшего влияния на каждом уровне.

В качестве исходных данных для построения ИСИ формируются целевая

функция по оценке качества применяемого в ДВС топлива и его альтернативные варианты по оптимизации. На рис. 9 представлена логическая структура оптимизации рабочего процесса ДВС при применении топлива различного качества. Она включает в себя процесс построения ИСИ (блок 1) и процесс оптимизации основных величин и параметров ДВС (блок 2).

1 I..II..IN «ИКС и,«»-,,, ф;.,к, коннотация ЛГ1 ю псионе one пси н |va.m вини icmhvioi И'кчгкою чроиня

iipuMi-iMoiomi.«!.™

«ь= ПмХ к. |

к.||.д, гермодииаммчсскиг цикла

\ Л, НС Ща^Ыук

ПиЛор ;с not rppv'Hiic putfuftf.» кипя

OlICHKa ftpCMCIMI <ч'|\1ЪЧ4.)Н11* II HMvfXllVI ioinpjiiiiii i:.i|>i4t r«ni iiiн

uic.U'M KXHo.ioiH'WCKoipypoBHH нрнчент'м«! о ли«* в ДВС инютриьпорной 1НИНКП

ПЛОГНОСТ». тер! OllOlr

F к, МВт

'' F '_ ' м:

Ко »ффкиисщ исполькжаиия нчхлинз

,,л\ о

- +Дгф.

ViCVt JWKl i

t Hi 1 ими ЫШ1Я ;ti|4!iii|-HiipaMi-ipaMU HUH .11.-

ilj'il [V A lii l.i11H L:

■i|4ivli'nm-4ij\ !

IIIMI [Ч1ЧМ

i.if\4oi ;чмн ДН1' i fKlUIII'HA 1М1МЯ «J

I.IIIHJ II I.' I

14. Ui'* Is IM'-II I

it'lpaMK up.i npiMi

Рис. 8. Модель повышения эффективности функционирования ATT на основе оценки и реализации технологического уровня применяемого топлива

Левая ветвь включает целевые задачи управления ДВС при применении топлив различного качества, которая формируется задачами управления при применении топлив различного качества, правая исходит из разбиения по уровням процесса функционирования ДВС как сложной системы.

В основе предлагаемого алгоритма комплексной оптимизации параметров ДВС при применении топлив различного качества лежит метод поуров-невой оптимизации (табл. 1).

После решения одномерной оптимизационной задачи на высшем уровне, которая предполагает рассмотрение целевых задач АТТ, определяются закрепленные значения факторов наибольшего влия-

Рис. 9. Алгоритм оптимизации рабочего процесса ДВС при применении топлива различного качества

ния {Р }. Варьируя в модели основными величинами ДВС и их определяющими параметрами (методом перебора их различных сочетаний), можно установить степень влияния качества применяемого топлива на основные величины их параметры ДВС.

Указанный алгоритм позволяет сформулировать оптимизационную задачу на высшем уровне и определить параметры наибольшего влияния со стороны ДВС на целевые задачи обеспечения эффективной эксплуатации АТТ. Эти вариации позволят в итоге сформировать распределение исходных данных, критериев и параметров оптимизации по уровням (табл. 2).

Если решить задачу поиска определяющих параметров /-го уровня исходя из

учета только ограничений,/'""''А, < Q, /I")kl = 0 то среди допустимых может существовать решение, доставляющее максимум величине целевого эффекта /'-го уровня исследования. Рассматриваемые на /'-ом уровне свойства системы могут быть учтены в структуре целевого функционала как в критерии, так и в ограничениях.

Рис. 10. Распределение обобщенного критерия качества топлива по уровням иерархической структуры ДВС

Целевая функция для указанного подхода принимает вид

'*,(!»- 1)

' ... ■ (17)

к,(2)

Линейная форма целевого функционала может быть представлена следующим образом:

/-.=£/?,<">■*;<">, (18) Л = 1

где N - количество учитываемых частных показателей; ¡\<">- безразмерный коэффициент.

Таблица 1

Схема комплексной оптимизации параметров ДВС при применении топлив различного

качества

Иерархический уровень Исходные данные Показатели качества (оптимизируемые величины) Факторы наибольшего влияния (оптимизируемые параметры)

/ м шах (min) к, IV < И'* „ {Р.}

/ + 1 1 I <а}(Р„} max (min) к, < IV* {Р.)

/ + 2 1 1 {а){Р„}{Р„} max (min) к, 1 V,<IV*, Ш

Таблица 2

Вариации распределения исходных данных, критериев и параметров оптимизации ДВС при применении топлив различного качества

Уровень Исходные данные Критерии оптимизации Параметры оптимизации

1 Ограничение: Оценка качества топлива к, д Установленные параметры ДВС Точность изм, Дф Э = Э "'max к,<к,3 Р х е а-Р/Р опт* *вл> * ном

2 К Е/. —плотность энергопотока топлива ^ t шах "'max _ --1 Выбор оптимального угла опережения зажигания (впрыскивания) ()от Состав и температура продуктов сгорания

.3 Тип ДВС Ne max Mc max Тип смесеобразования Качество топлива к. Параметры ДВС

На совокупность коэффициентов ^}1),рР',...,р{лг)} может быть наложено дополнительное нормирующее ограничение

Ы г \ п=1

Такой вид целевого функционала применительно к ДВС характерен для критерия, обладающего свойством аддитивности. Нелинейная форма целевого функционала запишется так:

= , (19)

п=\ п=\

где / - число параметров п-й группы; р,(п)- весовые коэффициенты внутри групп находятся путем вычисления разбросов параметров.

В каждом конкретном случае структура обобщенного целевого функционала может быть выбрана в соответствии с особенностями функционирования рассматриваемых сложных технических систем. В случае рассмотрения ДВС как исполнительного элемента бортового комплекса управления нашел применение обобщенный функционал вида

F,=

(20)

где dr dT (J,, d4 - постоянные коэффициенты; kfn,kj2) - частные показатели эффективности.

Для обеспечения процесса оптимизации ДВС .необходимо построение комплекса математических моделей, отличающихся различным уровнем упрощения в описании процесса функционирования систем АТТ (рис. 11).

Модели этого этапа должны:

— идентифицировать входные и выходные сигналы в каждый момент времени с учетом влияния предыстории состояния функционирования ДВС;

- обеспечивать исследования свойств топ-лив, характеризующих ее взаимодействие с эксплуатационными свойствами АТТ;

- предусматривать возможность изменения параметров ДВС в широком диапазоне (отражать принцип реализуемости).

На основе предложенных концептуальных подходов разработана обобщенная модель формирования эффективности функционирования АТТ (рис. 12).

Четвертая глава «Методы оценки и реализации технологических уровней применяемых топлив на автотракторной технике». Повышение эффективности эксплуатации двигателя обеспечивается возможностями МПСУ по адаптивному совместному регулированию цикловой подачи топлива, распределению нагрузки между работающими цилиндрами и по оптимизации управления параметрами двигателя при применении топлив различного качества.

Рис. 11. Итерационная связь процесса разработки математических моделей, процесса функционирования ДВС при применении топлив различного качества с этапами оптимизации

{

Рис. 12. Обобщенная модель формирования эффективности функционирования автотракторной техники на основе оценки и реализации технологического уровня применяемого топлива

Датчик температуры ТОПЛиБЗ

I

I

Для реализации указанных мероприятий необходим оперативный контроль основных показателей качества топлива, обеспечивающих надёжную работу двигателей АТС и представленных в интегральной форме. Наиболее оптимальный способ - осуществлять контроль качества топлива при формировании его физико-химического состава, корректировать работу двигателя при использовании некаче-¡изо ственного топлива путём

регулирования топливной ап-датчи*оценки паратуры с помощью обрат-клеслиогата ной связи системы, а также защитить двигатель и его узлы от преждевременного износа.

Общий вид датчика оценки качества топлива СОКТ с коррекцией его сигнала по температуре представлен на рис. 13.

Измерительный процесс при оценке качества топлива на АТТ можно представить в виде трехуровневой информационно-управляющей модели, приведенной на рис. 14.

быходнс й сигнал

Рис. 13. Общий вид датчика оценки качества топлива с коррекцией его сигнала по температуре

F,,

г„

Дг,

Система оценки качес тва топлива (ОУ 2)

Генератор Ni- докт

ДВС(ОУ1) no сдедозательносги

*-

Д1

Д"

усо

МКСУДВС

Дт

Дя

-Г—

ОУ,

д„

Внутренняя магистраль

Второй уровень убавления

ЦМП

Третий уровень управления (центральный процессор)

Рис. 14. Трехуровневая информационно-управляющая модель системы оценки качества

топлива на автомобиле

Обобщенная схема системы программно-адаптивного управления двигателем (СПАУОКТ), показана на рис. 15.

Суммарный сигнал датчика качества топлива ДОКТ, действующего на основе сравнения периодов, в общем случае вычисляется по формуле

= МА-,ЛТ; + к, АТ0 + к,УТ„, (21)

где СЛ. суммарный сигнал датчика качества топлива, определяющий в пределах ограничений длительность впрыскивания топлива на /-ом шаге решения; ДГ = Т. - Т. , — изменение показа-

п п и-1

ний датчика температуры топлива,0 С; Т - текущее (на /'-ом шаге) значение периода датчика, °С; Та1 - заданное значение, °С; к1АТп=Та - Тп! - обратная разность периодов датчика на /'-ом шаге; к3- суммарный коэффициент использования топлива.

Разработанные системы (СОКТ, СПАУОКТ) позволят решить две основные задачи управления двигателем АТТ:

- обеспечение в любой момент времени мощности двигателя при применении топлив различного качества (т. е. управление нагрузочно-скоростным режимом работы двигателя);

- обеспечение в любой момент времени мощности двигателя при применении топлив различного качества (т. е. управление нагрузочно-скорост-ным режимом работы двигателя);

- обеспечение на всех режимах работы двигателя требуемых значений показателей при оперативной оценке и реализации эксплуатационных свойств применяемых топлив.

Экспериментальные исследования позволяют установить оптимальный с точки зрения принятого критерия качества топлива (коэффициент использования топлива) режим функционирования двигателя с изменяющимся числом работающих цилиндров. На рис. 16 представлена схема МПСУ дизеля, включающая в качестве основной части СОКТ систему автоматического регулирования числа работающих цилиндров (САРЧЦ). Обобщенная схема системы программно-адаптивного управления двигателем по оценке и реализации рациональных качественных показателей применяемых топлив ДВС (СПАУОКТ), обеспечивающая адаптацию в функции выходного сигнала системы оценки качества топлива. Основной контур схемы - система оценки качества топлива, включающая регулятор

11

ИУ+РО

цмп

МХСУ окт

Стабялтагэр мл^пхти

31 а: • а*-:

Ел:к аыбсрьк частот» (БВЧС)

БЛОК ЕЬф1ССПЛ

(5В\£П)

Датчик аошя ычеехх*

1<ДОКТ)

Датчик ттмп*р4ттры «СДТТ)

Тяшкаах

"ЗГ

Зазагетм

ЗЛУ МП

Рис. 15. Структурная схема системы оценки качества топлива на автомобиле

качества топлива и двигатель. Входной сигнал системы и]т формирует задающий параметр, характеризующий качество топлива Он поступает от запоминающего устройства МПСУ, в котором определены критерии - комплексные показатели качества, обусловливающие количественные и качественные характеристики энергосбережения ДВС.

Для выработки и коррекции программ адаптации в эти и аналогичные им вторичные системы Рис. 16. Блок-схема иерархической адаптивной из СОКТ подаются выходной сиг-МПСУ двигателя с автоматическим регулированием нал регулятора, действительная параметров двигателя с системой оценки цИ1СЛовая подача и их произвол-ные. В каждом цикле работы цилиндров программаторы вторичных систем формируют задания своим регуляторам. В результате на каждом режиме работы двигателя вырабатывается оптимальное (или близкое к нему) сочетание всех управляющих воздействий.

МПСУ распределением нагрузки цилиндров представляет собой поисковую адаптивную систему (рис. 17). Окончательные значения кор-

Рис. 17. МПСУ числом работающих цилиндров при применении топлив различного качества

ректирующих сигналов для каждого цилиндра в исследованном режиме, накопленные в БП3, обеспечивают программное адаптивное регулирование равномерности распределения (отклонений) нагрузки в паузах между циклами регулирования в переходных процессах. Здесь регулируемым параметром является выходной сигнал регулятора частоты вращения двигателя. Он определяет величину цикловой подачи топлива в работающие (не отключенные) цилиндры. Задача системы заключается в стабилизации подачи топлива путем изменения числа работающих цилиндров.

Особенность разработанных систем (системы адаптивного совместного регулирования цикловой подачи топлива и распределения нагрузки между работающими цилиндрами и МПСУ числом работающих цилиндров при применении топлив различного качества) - использование алгоритмов, не требующих введе-

60ц

а

СМ —| I |

ч

Рис. 18. Адаптивное совместное регулирование цикловой подачи топлива и распределения нагрузки между работающими цилиндрами при применении топлив различного качества

ния в структуру дополнительных устройств, кроме используемых в системах автоматического регулирования качества топлива (САРКТ) (рис. 18).

Пятая глава «Разработка научно-методического обеспечения исследований технологического уровня применяемого топлива». Теоретической основой для разработки малотоксичного и экономичного цикла является принцип контроля качества топлива и на его основе рационального управления кинетическими параметрами рабочих процессов цикла. Рас-четно-аналитическое исследование взаимосвязи между параметрами и эколого-экономическими показателями цикла выполнено с использованием метода математического моделирования, базирующегося на описании реальных процессов рабочего цикла дизеля. Процедура моделирования включает в себя ряд последовательных этапов (расчетных модулей), логически взаимосвязанных друг с другом путём взаимодействия входных и выходных расчетных параметров.

На основе проведенного расчетно-аналитического исследования сформулированы основные условия организации рабочего цикла дизеля с улучшенными эколого-экономическими показателями. Выполнение этих условий достигается за счет реализации следующих мер.

1. Обеспечение рациональных, с точки зрения скорости, нарастаний давления в цилиндре и эффективности цикла, момента начала подачи топлива и периода задержки воспламенения.

2. Обеспечение рационального перераспределения скоростей сгорания (тепловыделения) по характерным стадиям рабочего цикла: снижение максимальной скорости тепловыделения и относительного выделения теплоты в кинетической стадии сгорания за счет интенсификации актов предпламенных реакций углеводородов воздушной среды; повышение интенсивности выгорания смеси в основной (диффузионной) стадии, приводящее к сокращению процесса сгорания в целом за цикл.

3. Снижение температурной неоднородности среды реагирования путем применения топлив оптимального состава, расширения пределов воспламенения топ-ливовоздушной смеси вследствие каталитической активации последней (К-эффект).

4. Уменьшения интенсивности текущего сажевыделения за счет ингибирова-ния актов зарождения первичных частиц свободного углерода (И-эффект).

5. Интенсификация выгорания сажевых частиц путем их диспергирования (Д-эффект) и каталитической активации (К-эффект) реакций окисления высвободившегося углерода.

Рис. 19. Схема устройства приготовления и подачи топлива ДВС АТТ

В основу методики исследований положен сравнительный метод. Решение поставленных задач проводилось в четыре этапа.

Особенности процесса смесеобразования и сгорания жидких углеродистых топлив в дизелях требуют обеспечения возможности оперативного изменения влагосодержания ЭТ до значений, оптимальных для каждого режима работы дизеля. Предложенное устройство расширяет функциональные возможности систем приготовления эмульгированных топлив (рис. 19).

Шестая глава «Разработка методов экспериментальных исследований электронных систем управления ДВС

на основе имитационного моделирования». При управлении цикловой подачей топлива в системах с распределенным впрыскиванием бензина использовались мультипликативный метод регулирования. В этом случае конечное значение управления находится путем умножения базового управления на корректирующие коэффициенты В основе таких расчетов находится таблица (матрица) экспериментально определен-ных значений коэффициента использования топлива А'( ■ Исходя из этого цикловой расход воздуха может быть рассчитан по выражению:

С.ц^'ЪРД, (22)

где учитывается разработанный критерий кг - коэффициент использования топлива, определяющий энергетические свойства топлива, т|у - коэффициента наполнения.

Процесс адаптации включает три основных этапа: идентификацию, принятие решения по результатам идентификации и модифицирование.

Разработанные принципы положены в основу динамической модели, которая может служить приближенным описанием процесса потока топлива во впускном трубопроводе и его поступления в цилиндр. Модель описывается системой уравнений:

Г мт=х-от{тъ-мшГк,

\ст(а)=(1-Х)-СтМ + Мпл/к1> (23)

где Мт - масса пленки во впускном трубопроводе, кг; Мт - изменение массы пленки во времени, кг; - массовая скорость топливного потока, подаваемого форсункой, кг с; Оя(ц) - массовая скорость топливного потока, поступающего в цилиндр, кг с; X— доля впрыскиваемого топлива, выпадающая на стенки трубопровода; к, - коэффициент использования топлива.

Уравнение, полученное при решении этой системы для случая ступенчатого изменения подачи топлива от Сг^до позволяет прогнозировать поступление

топлива в цилиндр во времени и, следовательно, при известном расходе воздуха решить обратную задачу - определить изменение подачи топлива во времени, необходимое для поддержания желаемого состава смеси в цилиндре, т. е.

G,

т( ц)

- X(Gmx~Gmn )e

к,

(24)

«А'

2>L

При создании автоматизированной системы управления ДВС на кафедре «Транспортные системы» СПбГАСУ применялись динамические модели двигателя как объекта управления, имитационное моделирование, математические методы оптимизации, автоматизированные испытательные стенды, специальные моделирующие установки и отладочные комплексы.

В результате было разработано несколько технических решений: автоматизированная система стендовых испытаний ДВС (рис. 20) и имитационный диагностический стенд электронных систем управления бензиновых ДВС (рис. 21).

Для оценки показателей качества топлив в СОКТ используется связь показателей качества топлива с его электрофизическими характеристиками, в частности - с диэлектрической проницаемостью W (ДП). На рис. 22 представлены результаты исследований ДП топлив АИ-95-5 с АЗС «Фаэтон», «Neste», «ПТК» (СПб) на различных частотах при неизменной температуре. Результаты исследования показывают, что топлива различного качества (к) имеют неодинаковые значения диэлектрической проницаемости на различных частотах. Это позволяет сделать вывод, что совокупность данных о значениях ДП на различных частотах может быть использована для оценки качества топлив.

В результате обработки экспериментальных данных были получены три расчетные модели (25-27):

- 0,65 • Q4

Рис. 20. Схема автоматизированной системы

стендовых испытаний ДВС: I - датчик частоты вращения КВ; 2 - датчик положения дроссельной заслонки; 3 — датчик оценки качества топлива; 4 - датчик давления в цилиндре; 5-дымомер; 6-АЦП; 7- ПК; 8 - испытуемый ДВС; 9 - нагружающее устройство; 10 - датчик положения КВ; II — датчик концентрации кислорода (X - зонд)

с клапаном управления/2; 13 - газоанализатор; 14 - датчик массового расхода воздуха; 15 - ЭБУ; 16 — дистанционный пульт управления; 17 — датчик температуры топлива.

к,1Э = -164,54 + 260,407 ■ Q - 89,53 • Q2 +12,793 • Q3 ■ к, = -1230 + 897•П- 67,55 • О2 +12,793 • Q3 к, =-3561,3 + 3494,64-й-835,55-Q2 .

'33 '

(25)

(26) (27)

5. 6

Ыо

В N А У,

[ I

Тестирование полученных моделей было проведено на топливах, не вошедших в выборки. Полученные результаты показывают, что погрешность определения значений обобщенного критерия качества топлива к1 образцов не превышает допустимых значений.

Седьмая глава «Практическая реализация результатов научных исследований». Приводятся результаты лабораторных, стендовых и эксплуатационных исследований по определению характеристик показателей топлива, оказывающих влияние на эффективные показатели автотракторных двигателей топливную

Рис. 21. Схема имитационно-диагностической подсистемы:

I - устройство сопряжения данной подсистемы с другими подсистемой; 2 - модель ЭБУ двигателя на базе контроллера; 3 - интерфейс связи ЭБУ с ПК и монитором 4\ 5 - имитатор ключа зажигания; 6 - устройство сопряжения модели ЭБУ двигателя с устройством управления работой подсистемы //; 7 - коммутатор сигналов с выхода генератора-имитатора сигналов датчика 8, 9 - индикаторное поле, имитирующее работу основных систем и узлов двигателя; 10- блок задания режимов диагности- экономичность и экологиче-ческого стенда электронных систем управления бензино- скую безопасность, а также выми две представленные результаты

технических и технологических решений, направленных на реализацию цели диссертационной работы. Экспериментальные исследования, связанные с применением присадок, были направлены на решение трех основных задач. Это - экспериментальное исследование и подтверждение выдвинутых в теоретической части работы положений; изучение эффективности воздействия присадок различного типа на дымность ОГ дизелей; оценка возможности применения присадок к топливу для сокращения вредных выбросов при проведении стендовых испытаний дизелей. В ходе экспериментальных исследований эксплуатационных показателей топлива различного качества (АИ-95-5) были получены математические зависимости параметров ДВС от эксплуатационных показателей применяемого топлива при 20 °С. Также получены результаты исследования влияния катионов ме-

Рис. 22. Результаты значений ДП исследуемых топлив на различных частотах при неизменной температуре

таллов на сажесодержание ОГ дизелей. Наиболее активные из них Ва снижают дымность ОГ в два и более раз. В случае применения Ва (СН3СОО), сажесодержание по сравнению с исходным топливом уменьшается в пять раз.

В ходе экспериментальных исследований двигателя КамАЗ-740.37.400, работающего на топливе различного состава (рис. 23) было установлено, что при использовании топлива с присадками Ва (СН3СОО)2 ИХП-706 и ВТЭ с эмульгатором «Эдималь» топливная экономичность повышается на 8-10 %, содержание оксидов азота снижается до 40-70 %, концентрация СО на 17-18 %, а дымность - в 3-4 раза. Таким образом, в ходе и экспериментальных исследований были подтверждены разработанные теоретические зависимости, описывающие механизмы действия присадок применяемого топлива в ДВС АТТ.

В ходе исследований было установлено (табл. 3), что зависимость удельного и часового расхода топлива, оптимального угла подачи топлива ДВС от обобщенного показателя качества топлива имеет линейный характер (рис. 24). Так, при испытании двигателя, работающего на топливе АИ-95-5 с присадкой 3 % этилового спирта, при частоте вращения коленчатого вала двигателя равной пе =2400 мин"' и температуре топлива 24 °С, полученные зависимости эффективных показателей от технологического уровня имеет вид.

g = 11,233- 0,37Ц, (28)

Q= 15,286-49Ц+ 0,127А,2. (29)

Таблица 3

Результаты оценки технологического уровня применяемого топлива

№ Топливо Значения обобщённого критерия к,

Экспериментальная Расчётная

1 АИ-95 0,175 0,178

2 АИ-95-5 + 3 % этилового спирта 0,186 0,189

3 АИ-95-5Фаэтон 0,183 0,184

4 ПТК 0,180 0,183

5 Neste 0,177 1,79

к*

I: —

у

NO,

/у .....

// Л

-V //

Л.

р

\ С?

----

IT эт

Рис. 23. Изменения эффективных показателей

в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя КамАЗ-740.37.400

Исследования ДВС показали, что введение присадок в состав топлива улучшает топливную экономичность ДВС до 8 % и снижает выбросы вредных веществ, причем эффективность действия каждой присадки зависит не только от температуры топлива, но и от концентрации (рис. 25).

Рис. 24. Результаты оценки технологического уровня топлива

С02( D62№ 0 (Ф|

Nq

п)

.....\

\ \

\

\

- i C(N) Ф|

НС

Исследование комплексного влияния эксплуатационных факторов на показатели дизеля КамАЗ-740.37.400 с использованием СОКТ позволило получить уравнение регрессии, характеризующее процессы изменения дымности ОГ (Кд), концентрации оксида углерода СО, угле-родов СпНт, оксидов азота ЫОх, а также эффективной мощности Не и удельного расхода топлива ge в зависимости от исследуемых факторов - качества топлива (С^), температуры топлива ) и угла опережения впрыскивания (Овпр). В результате обработки данных получены математические зависимости, представленные в табл. 4. Результаты исследований (табл. 5), показали, что наибольшее влияние на концентрацию N0 и СпН оказывает качество топлива и её температура; на концентрацию СО - температура топлива и качество топлива; на дымность - качество топлива и увеличение угла опережения впрыскивания топлива (рис. 26).

Концентрация вредных веществ

воо ISOO :доо

п, об/мин

Рис. 25. Влияния эксплуатационных показателей топлива на параметры КамАЗ-740.37.400

Крутящий момент. HV

Рис. 26. Результаты экспериментальных исследований 30

Таблица 4

Математические зависимости параметров ДВС от качественных показателей применяемого топлива

№ Определяемый параметр и размерность Корреляционно-регрессионное уравнение Коэф. корреляции Относ. ошибка %

1 2 3 4 5

1 Дымность отработавших газов У1= -19,61Хз _0,14ХзХ г +0,250X2 0.919 ±4,0

2 Концентрация оксидов азота У2=0,13Х2 XI +23,71 XI -46,12X2X3 0.8212 ±8.9

3 Концентрация оксидов углерода У3=3,654 XI - 0,022X32 XI 0.9980 ±0.9

4 Концентрация углеводородов У4=1,783 XI Х2 - 0,016 ХЗ XI Х2 0.999 ±0.5

5 Эффективная мощность У5=( 1,478Х 1 +0,614)/0,006 ХЗ+ 0,943 0.8513 ±0.1

6 Удельный расход топлива У6=(-5,284X3 + 1,424 Х2ХЗ)/ 418,604 +XI 0.8564 ±7.4

Таблица 5

Результаты экспериментальных исследований

№ Марка автомобилей с дизелем КамАЗ-740.37.400 Пробег с начала эксплуат ации Токсичность ОГ дизеля

ДТ сСОКТ

СО% СИ % о 2 со% СИ % г? о г

1. КАМАЗ-5320 205465 0,21 0,04 0,17 65 0,12 0,02 0,1 28

2. КАМАЗ-5410 121488 0,12 0,03 0,16 54 0,08 0,02 0,08 22

3. КАМАЗ-55102 105800 0,12 0,03 0,12 42 0,06 0,03 0,1 19

4. КАМАЗ-53212 94420 0,19 0,05 0,17 36 0,1 0,04 0,12 12

5. КАМАЗ-65111 78400 0,09 0,04 0,14 38 0,08 0,02 0,1 14

6. КАМАЗ-53213 108420 0,13 0,05 0,15 43 0,1 0,04 0,1 18

7. КАМАЗ-44108 127320 0,07 0,03 0,09 36 0,07 0,02 0,09 15

8. КАМАЗ-43115 120280 0,06 0,02 0,10 40 0,04 0,02 0,08 18

9. КАМАЗ-43118 46240 0,05 0,01 0,07 32 0,04 0,01 0,06 18

10. КАМАЗ-43114 15020 0,19 0,02 0,11 40 0,1 0,01 0,18 15

Технология оперативной оценки эксплуатационных свойств топлива заключалась в проведении сравнительных стендовых и эксплуатационных испытаний опытного и контрольного образцов топлива на полноразмерном ДВС, работающем на различных эксплуатационных режимах и находящимися в постоянном

тепловом состоянии. Оценка эффективности качества топлива производится по среднему показателю экономии топлива и снижения вредных выбросов в окружающую среду.

Технико-экономический эффект от реализации диссертационных разработок получен за счет улучшения эксплуатационных показателей ДВС путем экономии топлива и снижения вредных выбросов в окружающую среду, а также рационального использования современных топлив и его присадок, инженерно-технических мероприятий по совершенствованию электронной системы управления двигателем и определения оптимальных режимов их работы (табл. 6). Оценка эффективности применения СОКТ на автотракторном двигателе в стоимостном выражении имеет вид:

п

(30)

/=1

где Г)у - снижение годового ущерба при ограничении выбросов вредных веществ в атмосферу, руб. уудд - сумма снижения годового ущерба при ограничении выбросов вредных веществ в атмосферу с каждой тонны /-го компонента, руб. С?,, - средний расход дизельного топлива на один автомобиль за год, кг; С2/ -фактический расход топлива за год автомобилем, кг.

Фактически расход дизельного топлива на один автомобиль составит

Таблица 6

Расчёт экономической эффективности

Наименования п= 1800 мин"' п= =2600 мин'

показателей Базовый % уменьшения Базовый % уменьшения

Годовой выброс, т/ авт:

ЫОх 1,567 52-0,586 1,218 65-0,687

СО 2,120 17-0,259 1,413 18-1,158

СпНт 1,209 5-0,304 1,433 39-1,147

Ущерб, руб/авт КОх - 585,52 -731,9

СО - 65,20 - 69,03

СцНт - 354,72 - 395,26

Стоимость датчика для

оценки качества топлива 8400

Экономический эффект, руб/авт 4149

Для сельскохозяйственного предприятия, имеющего на балансе 200 ед. автотракторной техники, экономический эффект составляет более 1 080 450 рублей. Таким образом, применение СОКТ для автотракторной техники, оснащённой дизельными двигателями (автомобилей, тракторов и другой самоходной техники), позволит получить значительный экологический и экономический эффекты.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Предложена концепция комплексного повышения эффективности функционирования АТТ за счет реализации разработанных теоретико-методологичес-

32

ких положений и технико-технологических решений. Повышение эффективности работы энергомашин необходимо осуществлять на основе системного подхода и учета их эксплуатационных, экономических и экологических показателей; методологической основой исследований должна быть теория принятия решений и ситуационный подход к управлению, учитывающие вероятностную природу условий функционирования автотракторной техники.

2. Представлен анализ состояния проблемы, созданы математические модели, разработаны критерии, методики, технические и технологические решения, а также проведены экспериментальные исследования, которые в совокупности составляют комплексное теоретическое обобщение и решение крупной научной проблемы по улучшению эксплуатационных показателей автотракторной техники и вносят значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса, обеспечивая решение важной народнохозяйственной задачи, связанной с энергосбережением и экологической безопасностью транспортных энергетических установок. Решение этой проблемы осуществлено на основе реализации методов рационального использования топлива, применения современных ЭСУД, совершенствования конструкции системы питания и выбора оптимальных параметров их работы, установления закономерностей изменения состава топлива при работе транспортных энергетических установок и применения методов контроля качества топлива в эксплуатационных условиях.

3. Разработаны теоретические основы формирования технологического уровня применяемого топлива на автотракторных двигателях для изучения механизма его действия, обоснования методов, средств оценки физико-химических, экологических, экономических показателей и более точного подбора топлива и присадок к транспортным энергетическим установкам, а также создание топлив с улучшенными эксплуатационными свойствами. Предложена физическая модель влияния качественных показателей технологического уровня применяемого топлива на эффективное функционирование автотракторной техники и его методологический цикл. Оценку и реализацию технологического уровня применяемого топлива необходимо осуществлять за счёт использования адаптивных возможностей ЭСУД автотракторной техники.

4. Разработана математическая модель процесса энергосбережения автотракторного двигателя при использовании топлив различного качества на основе уравнений сохранения энергии и количества вещества. Модель позволяет произвести расчётно-теоретическую оценку протекания процесса, определить оптимальную концентрацию присадки, обеспечивающей минимальный выброс вредных веществ с отработавшими газами, и наилучшие топливно-мощностные показатели АТТ. Предложенные аналитические зависимости позволяют обеспечить уменьшение удельного расхода топлива до 6 % при снижении выбросов отработавших газов в 3-4 раза.

5. Разработаны и внедрены в хозяйственную практику СПК «Племзавод «Дет-скосельский», ООО АТФ, ООО «ДОРПРОЕКТ», ООО «ТСТ», ЗАО «УМ-242» математические модели, методы и технологии оценки энергосберегающих, эксп-

луатационных свойств топлив. Полученные решения позволяют определить влияния топлив различного технологического уровня, параметров ЭСУД и режимов работы двигателя на величину эксплуатационных показателей ДВС и прогнозировать изменение этих показателей в процессе эксплуатации. Расхождение расчетных от экспериментальных показателей составляет 5-7 % при доверительной вероятности 95 %. Математические модели для оценки качества топлива по обобщенному критерию, а также технология оценки эксплуатационных свойств топлив рекомендуются для использования в производственных условиях.

6. Разработанный критерий «коэффициент использования топлива» позволяет оценивать величину его эксплуатационных свойств, а разработанный критерий «плотность энергопотока топлива» оценивает его технологический уровень, обусловливающий предельные потенциальные возможности топлива в энергетическом и экологическом отношении. По результатам аналитических исследований эксплуатационных показателей АТТ и топлива по критериям «коэффициент использования топлива» и «плотность энергопотока топлива» получена функциональная зависимость, а также определено условие выбора технологического уровня топлива для ДВС, обеспечивающего ускорение процесса подбора топлива и снижение затрат на проведение отборочных испытаний в 12-15 раз. Использование указанных критериев и зависимостей позволяет в различных условиях функционирования АТТ определить величину требуемого технологического уровня применяемого топлива, рассчитать основные эксплуатационные показатели топлив и параметры ДВС, а также отыскать рациональный фракционный состав топлива. Расчет эксплуатационных показателей АТТ на основе методики оценки качества топлива выполнен с целью обеспечения эффективного функционирования АТТ и внедрен в виде рекомендаций в СПК «Племзавод «Детскосельский», ООО АТФ, ООО «ДОРПРОЕКТ», ООО «ТСТ», ЗАО «УМ-242».

7. Сформулирован концептуальный подход комплексной оптимизации величин и параметров ДВС при использовании топлив различного технологического уровня в АТТ. В результате такого подхода по расчетным значениям оптимизационных параметров определены: иерархическая структура системообразующих факторов для оценки качества применяемого топлива; эксплуатационные показатели эффективности ДВС; обоснованы алгоритмы и принципы построения математических моделей многоуровневой оптимизации; разработана обобщенная модель эффективного функционирования АТТ. Предложенный подход позволяет моделировать реальные процессы изменения эксплуатационных показателей АТТ с учетом коэффициента использования топлива kt повышающего прогнозируемый срок службы ДВС в 1,2-1,5 раза по сравнению с существующими методами.

8. Разработаны методика проведения теоретических и экспериментальных исследований транспортных энергетических установок с использованием эмульгированных топлив и метод решения интерполяционной задачи снижения токсичности отработавших газов. Предложенный метод позволяет установить взаимосвязь химических веществ, содержащихся в отработавших газах двигателя, с различными качественными показателями эмульгированных топлив и парамет-

рами двигателя. Полученная математическая модель используется при постановке экспериментальных исследований по определению влияния различных компонентов топлива, температуры и его эксплуатационных свойств на основные эксплуатационные показатели двигателя.

9. Предложены и исследованы оригинальные системы оценки качества топлива в ДВС топливами различного качественного состава, включающие устройства для управления, приготовления, дозирования и подачи топливной смеси в топливоподающий контур штатной системы питания двигателя. Для обеспечения стабильности указанных характеристик в широком диапазоне изменения параметров топливоподачи использована новая конструкция устройства приготовления топлива, предусматривающая получение его оптимального состава на определённых режимах работы двигателя и подачи в топливную систему транспортных энергетических установок. Регулирование качества приготовляемой эмульсии в устройстве может осуществляться при работе ДВС различных конструкций с учетом особенностей их топливных систем, ЭСУД и размещения на автотракторной технике.

Разработана автоматизированная система для стендовых испытаний ДВС, которая позволяет осуществлять исследовательские, диагностические, доводочные испытания двигателей, а также повысить их мощность и увеличить объем получаемой информации от современных электронных систем управления двигателем. Благодаря модульной организации и широкому выбору базовых интерфейсов система поддерживает возможность выбора ЭСУД, что обеспечивает ее применение в самых разнообразных приложениях, в том числе работу с транспортными энергетическими установками любого типа

10. Предложена методика оперативной оценки качества топлива на основе его электрофизических характеристик. Получены эмпирические выражения связывающие значения к: исследуемых топлив с значениями их диэлектрической проницаемости. Оценка качества топлива осуществляется по значению коэффициента использования топлива в зависимости от диэлектрической проницаемости топлива. При применении системы оценки качества топлива расход топлива на автотракторной технике снижется в среднем на 6-8 %.

11. Получены топлива с улучшенными эксплуатационными свойствами за счет применения присадок целенаправленного действия. Применение уксуснокислого бария в виде добавки к топливу позволило примерно в 3 раза снизить дымность ОГ дизеля при его работе на топливе аналогичного состава без присадки. Экспериментально доказано влияние изменения качественных показателей топлив на эффективные показатели ДВС. Разработаны рекомендации по изменению состава топлива для снижения его расхода и выбросов отработавших газов, из условия обеспечения нормальной функционирования дизеля. Работоспособность топливоподающей аппаратуры не ухудшается при применении топлив различного состава. Установлено, что при изменении качества топлива необходимо изменять установочные параметры ДВС в зависимости от коэффициента использования топлива, в частности угол опережения впрыскивания топлива и подачу топлива.

Предложенные технологии оценки качества топлива, рекомендации по улучшению эксплуатационных свойств топлива за счет применения присадок позволяют повысить топливную экономичность ДВС на 3-9 %, снижает дымность на 20—40 %, улучшают экологические показатели на 2-4 %.

Разработанная методика реализации качественных показателей топлива улучшает эксплуатационные показатели ДВС автотракторной техники. Для двигателя КамАЗ-740.37.400: топливная экономичность повышается на 8-10 %, содержание оксидов азота снижается до 40-70 %, концентрация СО на 17-18 %, а дымность - в 3-4 раза. Рекомендуется при эксплуатации автотракторной техники учитывать энергетические и экологические показатели топлива, а также его себестоимость.

12. Обоснованность теоретических положений и полученных технико-экономических результатов, их научная и практическая значимость подтверждаются использованием на автотранспортных предприятиях Санкт-Петербурга и в хозяйствах агропромышленного комплекса Ленинградской области, а также применением в учебном процессе СПбГАСУ и других вузов. Подтвержденный суммарный экономический эффект от реализации технических решений (2005...2013 гг.) составляет свыше 1 млн руб. Для с/х предприятия, имеющего на балансе 200 ед. автотракторной техники, экономический эффект составляет более 829 800 руб. в год.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ: Статьи в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ:

1. Сафнуллин Р.Н. Комплексное совершенствование рабочих процессов дизелей с целью улучшения экономических и экологических характеристик. Журнал «Двигателестроение» отраслевой научно-производственный Выпуск №3 -С.43-46, - СПб, 2006.

2. Сафнуллин Р.Н. Улучшение экологических и экономических показателей ДВС транспорта с использованием ВТЭ СПбГАСУ, Сборник статей №2 Журнал Вестник гражданских инженеров, 2005.

3. Сафнуллин Р.Н. Перспективы применения эмульгированных топлив в дизелях СПб СПГАСУ, Журнал Вестник гражданских инженеров, научно-тех-нич. журнал, №2(7), 2006.

4. Ложкин В.Н. Сафнуллин Р.Н. Водотопливные эмульсии - эффективное средство улучшения экологических показателей дизелей автомобильного транспорта СПб, НПК «Атмосфера» при главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова, Вопросы охраны атмосферы от загрязнения, информационный бюллетень №2(22),2005.

5. Сафнуллин Р.Н., Григорьев В.Г. Оптимизация объема выбора при обработке быстроменяющихся величин в двигателях внутреннего сгорания. Журнал «Автотранспортное предприятие» отраслевой научно-производственный журнал для работников автотранспорта (ВАК) №9 - С.52-54,- Москва 2013.

6. Сафиуллин Р.Н., Лапшин Ю.А., Тихов А.И., Габдылхакова Д.Г. Разработка технических решений по автоматизации стендовых испытаний и диагностирования двигателей внутреннего сгорания. «Автотранспортное предприятие» отраслевой научно-производственный журнал для работников автотранспорта №5 -С.48-50,- Москва 2013.

7. Сафиуллин Р.Н., Григорьев В.Г. Лапшин Ю.А. Алгоритм обработки быстроменяющих величин процессов ДВС. Журнал международной академии аграрного образования «Известия» Выпуск№16т.1 - С.140-141, - СПб 2013.

8. Сафиуллин Р.Н., Васильева Н.В., Габдылхакова Д.Г. Проблемы и пути совершенствования автомобильных перевозок КТГ в РФ. Журнал международной академии аграрного образования «Известия» Выпуск №16 т. 1 - С. 136-139, -СПб 2013.

9. Сафиуллин Р.Н., Григорьев В.Г. Оптимизация объема выбора при обработке быстроменяющихся величин в двигателях внутреннего сгорания. «Автотранспортное предприятие» отраслевой научно-производственный журнал для работников автотранспорта №9 - С.52-54,- Москва 2013.

10. Сафиуллин Р.Н. Оптимальное управление ДВС в диапазоне эксплуатационных режимов при использовании автоматизированной системы стендовых испытаний (АССИ). Журнал «Вестник гражданских инженеров» №1 — С. 121-126, СПбГАСУ, 2014.

11. Сафиуллин Р.Н. Разработка программно-адаптивных систем управления по оценке и реализации рациональных качественных показателей применяемых топлив ДВС. Журнал «Вестник гражданских инженеров» №2 С.121-126, СПбГАСУ, 2014.

12. Керимов М.А., Сафиуллин Р.Н. Улучшение эффективных показателей автотракторных двигателей в диапазоне эксплуатационных режимов на основе применения автоматизированной системы стендовых испытаний. Журнал международной академии аграрного образования «Известия» Выпуск №34 С.150-156, -СПб 2014.

13. Сафиуллин Р.Н., Григорьев В.Г., Керимов М.А. К вопросу изучения и развития интеллектуальных бортовых систем автотранспортных средств (ИБТС). Журнал международной академии аграрного образования «Известия» Выпуск №34 -С.170-175, - СПб 2014.

14. Керимов М.А, Сафиуллин Р.Н. Оценка и прогнозирование эксплуатационных свойств топлив путем использования автоматизированной системы стендовых испытаний ДВС. Журнал «Механизация и Электрификация сельского хозяйства» Выпуск №3 - С.140-141, - М. 2014.

15. Сафиуллин Р.Н. Теоретические основы комплексной оптимизации основных величин и параметров ДВС АТС при применении топлив различного качества ДВС. Журнал «Вестник гражданских инженеров» №4(45) - С.104-111, СПбГАСУ, 2014.

16. Сафиуллин Р.Н, Марусин A.B. Оптимизация параметров систем управления ДВС при применении топлив различного качества. Журнал «Механизация и Электрификация сельского хозяйства» Выпуск №4 - С.22-24, -М. 2014.

17. Керимов М.А, Сафнуллин Р.Н., Марусин A.B. Оценка качественных показателей топлива на основе исследования его химмотологических процессов и свойств. Журнал «Тракторы и сельхозмашины» Выпуск №7 -С.44-47, -М.2014.

18. Керимов М.А, Сафнуллин Р.Н., Марусин A.B. Оценка и прогнозирование эксплуатационных свойств топлив. Журнал «Техника в сельском хозяйстве» Выпуск №5 - С. 14-16, -М.2014.

19. Керимов М.А., Сафнуллин Р.Н. Реализация программно-адаптивной системы управления ДВС на основе оценки качества применяемых топлив. Журнал международной академии аграрного образования «Известия» Выпуск №35 -

. С.298-304,- СПб 2014.

20. Сафнуллин Р.Н. Методика оценки и реализации качественных показателей топлива на основе исследования его химмотологических процессов и свойств. Журнал «Вестник гражданских инженеров» №3(44),- С. 184-188, СПбГАСУ,2014.

21. Сафнуллин Р.Н., Керимов М.А. Черняев И.О. Марусин A.B. Методологические основы выбора средств автоматической фиксации нарушений ПДД. Журнал «Известия Тульского государственного университета». Всероссийская заочная научно-техническая конференция «Проблемы исследования систем и средств автомобильного транспорта» 15 декабря 2014, - Тула, 2015.

22. Сафнуллин Р.Н., Керимов М.А. Беликова Д.Д., Марусин A.B. Методологические основы эффективного функционирования систем автоматической фиксации нарушений ПДД с целью повышения безопасности дорожного движения. Журнал «Известия Тульского государственного университета». Всероссийская заочная научно-техническая конференция «Проблемы исследования систем и средств автомобильного транспорта» 15 декабря 2014, - Тула, 2015.

23. Сафнуллин Р.Н., Комплексная оптимизация управления основными величинами двигателей и параметрами ДВС АТС при реализации технологических уровней применяемых топлив. Журнал «Известия Тульского государственного университета». Всероссийская заочная научно-техническая конференция «Проблемы исследования систем и средств автомобильного транспорта» 15 декабря 2014, - Тула,2015.

24.Сафнуллин Р.Н., Беликова Д.Д. К правовым вопросам применения автоматизированной системы фотовидеофиксации нарушений ПДД в РФ. Журнал «Вестник гражданских инженеров» №2(49), СПбГАСУ, 2015. Монографии, учебные пособия, рекомендации

25. Сафнуллин Р.Н. Теоретические основы эффективности энергопреобразования в ДВС и методы ее повышения. СПбГАСУ, монография,2010, -С.230.

26.Сафиуллин Р.Н. Применение эмульгированных топлив в дизелях СПб, СПВВРЭ (ВИ), монография, 2006, - С. 178.

27. Сафнуллин Р.Н., Мищенко A.A. Автомобильная подготовка. Эксплуатация автомобильной техники в Вооруженных Силах РФ. Учебное пособие. - СПб, ФВУ ПВО, 2004.

28. Сафнуллин Р.Н. Транспортно-погрузочные средства. Механизированные схемы погрузочных работ. Учебное пособие. - СПб, СПГАСУ, 2008.

29. Сафпуллин Р.Н., Башкардин А.Г. Автомобили. Часть 2. Эксплуатационные свойства. Учебное пособие. - СПб, СПГАСУ, 2010.

Полезные модели

30. Сафпуллин Р.Н., Мищенко A.A. Устройство приготовления и подачи водно-топливных эмульсий дизеля автомобиля - М., ВНИИГПЭ, свидетельство на полезную модель №14256, 2000.

31. Сафпуллин Р.Н. Автоматический регулятор для приготовления и подачи водно-топливной эмульсии дизеля автомобиля. - М., ВНИИГПЭ, свидетельство на полезную модель №18558, 2001.

Статьи в других изданиях

32.Сафпуллин Р.Н., Марусин A.B. Концептуальные подходы к изучению интеллектуальных бортовых систем автотранспортных средств. Международная научно-практическая конференция 28 октября 2014г. «Актуальные вопросы транспорта в современных условиях», СГТУ, - С.137-144 - Саратов, 2014.

33.Сафиуллин Р.Н., Марусин A.B. Повышение эффективности функционирования ДВС автотранспортных средств в диапазоне эксплуатационных режимов на основе применения автоматизированных систем стендовых испытаний. Международная научно-практическая конференция 28 октября 2014г. «Актуальные вопросы транспорта в современных условиях», СГТУ, - С.79-86 - Саратов, 2014.

34. Сафпуллин Р.Н.Пути повышения экологической безопасности дизелей военной автомобильной техники - СПб, 29 КТЦ, Сборник статей №105, 2005.

35. Сафпуллин Р.Н. Теоретическое исследование условий и результатов использования водотопливной эмульсии в дизелях автомобильной техники (тезисы доклада) - СПб, ВИТУ, Научно-технический семинар,2005.

36. Сафпуллин Р.Н. Теоретические исследования результатов использования ВТЭ в дизелях с целью улучшения экологических показателей автомобильного транспорта. - СПб, СПГАСУ, Сборник докладов, Международная научно-техническая конференция молодых ученых. Актуальные проблемы современного строительства, 2004.

37. Сафпуллин P.II. Экологические аспекты применения альтернативных видов топлива. - СПб, СПГАСУ, сборник статей. Научная конференция, 2005.

38. Сафпуллин Р.Н. Снижение токсичности отработавших газов дизелей путем обогащения водородом топливно-воздушной смеси в камере сгорания. Сборник статей, бЗнаучная конференция профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета, - СПб СПГАСУ, 2006.

39. Сафпуллин Р.Н. Теоретическое исследование условий и результатов использования водотопливной эмульсии в дизелях с целью улучшения экологических и топливно-экономических показателей. - СПб СПГАСУ, сборник докладов, часть 2 Актуальные проблемы современного строительства, 2004.

40. Сафпуллин Р.Н. Разработка комплекса мер по организации рабочего цикла дизеля с улучшенными экологическими и экономическими показателями. 7-я международная научно-практическая конференция «Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах», - СПб СПГАСУ, 2006.

41. Сафнуллин Р.Н. Разработка мероприятий по снижению негативного влияния автомобильного транспорта на окружающую среду СПб. Сборник докладов. 6-я международная конференция. Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах, 2004.

42. Сафиуллин Р.Н. Теоретическое исследование условий и результатов использования водотопливной эмульсии в дизелях автомобильной техники (тезисы доклада) - СПб, БИТУ, Научно-технический семинар, 2005.

43. Сафиуллин Р.Н., Григорьев В.Г. Алгоритм обработки быстроменяющих величин процессов ДВС. Материалы международной научно-практической конференции 10-12 октября 2012 г. «Эффективность и безопасность автомобильного дорожного комплекса» - С.92-93, - СПб, 2012.

44. Сафиуллин Р.П., Васильева Н.В., Габдылхакова Д.Г. Проблемы и пути совершенствования автомобильных перевозок КТГ в РФ. Материалы международной научно-практической конференции 10-12 октября 2012 г. «Эффективность и безопасность автомобильного дорожного комплекса» - С. 104-108, - СПб, 2012.

45. Сафиуллин Р.Н., Лапшин Ю.А., Бученко Ю.Н. Повышение эффективности эксплуатации автомобильного транспорта на основе разработанных технологических решений с целью улучшения энергетических и эксплуатационных показателей. Материалы международной научно-практической конференции 10-12 октября 2012 г. «Эффективность и безопасность автомобильного дорожного комплекса».- С.109-113, - СПб, 2012.

46. Сафиуллин Р.Н., Лапшин Ю.А. Автоматизированная система стендовых испытаний двигателей внутреннего сгорания Сборник научных трудов международной научно-технической конференции СПб ГАУ, - С.79-86, - СПб, 2012.

47. Сафиуллин Р.Н., Ю.А. Лапшин. Синтез структуры общей стратегии ЭСАУ и алгоритмов управления ДВС. 2-й международный конгресс студентов и молодых ученых (аспирантов, докторантов) «Актуальные проблемы современного строительства» - С.72. - СПб, 2013.

48. Сафиуллин Р.Н., Николаева H.H. Проблемы и пути совершенствования автомобильных перевозок крупногабаритных и тяжеловесных грузов в РФ. 5-й международная конференция 25-28 июля 2013 года «Актуальные проблемы современного строительства» ч.2. - С.174-175, - СПб, 2013.

49. Сафиуллин Р.Н., Степанов В.Н., Приданчук В.А. Исследование влияния качества автомобильных топлив на экологические показатели ДВС. 5-я международная конференция 25-28 июля 2013 года «Актуальные проблемы современного строительства» ч.2. - С.197-204, - СПб, 2013.

50. Сафиуллин Р.Н. Применение альтернативных топлив с использованием ВТЭ в дизельных энергетических установках средств радиолокации и КСА ПВО (статья) - СПб, ФВУ ПВО, Тематический сборник научных трудов, вып. №8, ДСП, 2004.

51. Сафиуллин Р.Н. Автоматизированная система стендовых испытаний (АССИ) двигателей внутреннего сгорания. Петербургский международный автотранспортный форум. Конгресс «Автотранспорт будущего» 24-27 октября 2013, — С.39.

52. Сафпуллин Р.Н. Реализация качественных показателей применяемого топлива при использовании автоматизированной системы стендовых испытаний. Международная научно-практическая конференция 20-21 марта «Альтернативные источники энергии на автомобильном транспорте: проблемы и перспективы рационального использования», ВЛТА, — Воронеж,2014.

53. Керимов М.А., Сафпуллин Р.Н. Синтез регулирования параметров микропроцессорной управляющей системы ДВС при применении топлив различного качества. Международная научно-практическая конференция 20-21 марта «Альтернативные источники энергии на автомобильном транспорте: проблемы и перспективы рационального использования», ВЛТА, - Воронеж, 2014.

54. Сафпуллин Р.Н., Приданчук В.А. Принципы и общие подходы в изучении интеллектуальных бортовых систем автотранспортных средств (ИБТС). Сборник статей, 70 научная конференция профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета, - СПб СПГАСУ, 2014.

55. Сафпуллин Р.Н., Марусин A.B. Лапшин Ю.А. Разработка и внедрение перспективных методов оценки качества топлива с целью улучшения его химмо-тологических свойств. Журнал «Современная наука: Актуальные проблемы и пути их решения» сборник научных статей. Выпуск май, - С.7-10, РФ, - Липецк, 2014.

56. Сафпуллин Р.Н., Марусин A.B. Лапшин Ю.А. Повышение качественных показателей применяемого топлива путем реализации системы оценки качества топлива в АССИ ДВС. Журнал «Современная наука: Актуальные проблемы и пути их решения» сборник научных статей. 9-я Международная дистанционная научная конференция 22-23 мая 2014 г. Выпуск май,- С.10-14,РФ, - Липецк, 2014.

57. Сафпуллин Р.Н., Черняев И.О. Анализ влияния конструкции серийных свечей зажигания NGK на мощность и расход топлива бензиновых двигателей. Международный научный журнал «Инновационная наука» №1-2, - С.98-101, — Уфа, 2015.

Компьютерная верстка И. А. Яблоковой

Подписано к печати 15.04.15. Формат 60x84 1/16. Бум. офсетная. Усл. печ. л. 2,5. Тираж 150 экз. Заказ 38. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.

190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4. Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5.