автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Повышение эффективных показателей тракторных дизелей электронным управлением топливоподачи

На прачаТ/рукописи

Галиуллин Рустам Рифович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ТОПЛИВОПОДАЧИ

Специальность 05.04.02 - тепловые двигатели

- 1 ОКТ 2009

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург-Пушкин - 2009

003478580

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

агроинженериый 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. Тел.: (81-2) 470-04-22. E-mail: 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

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

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 мощ-ностные 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 Common Rail оказались высокотребовательными к чистоте топлива к, 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-З-ЗМ 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 тепловозоре-монтным 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 топливопо-дающих 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;

- уточнить с использованием полученных данных 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

- зависимости для оценки аккумулирующих свойств топливных систем от их конструктивных размеров и параметров;

- зависимости для оценки величины и числа подач топлива для случая работы тракторных дизелей пропуском подач;

- математические модели процессов топливоподачи систем с электронно-управляемыми кольцевым и золотниковым клапанами;

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

- способы дальнейшего повышения топливной экономичности дизелей, снабженных электронно- управляемыми топливоподающими системами.

Практическая ценность работы заключается в предложенных:

- методиках расчета и проектирования основных узлов электронно-управляемых топливоподающих систем и разработки базовых скоростных характеристик и корректирования степени нечувствительности электронного регулятора для случая работы тракторного дизеля пропуском подачи топлива;

- технических решениях для повышения управляемости электронных исполнительных механизмов топливоподающих систем;

- рекомендациях по применению электронно- управляемых топливоподающих систем в тракторных дизелях;

- электронно- управляемых системах топливоподачи с гидрозапорными (патенты РФ № 2201523 и № 2201524) и обычными форсунками (патенты РФ № 2258823 и № 2301903) и устройстве для оценки неравномерности подачи топлива (патент РФ №2301910).

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-дениыми по обычным или многофакторным планам.

Безмоторные испытания проводились на стендах для регулировки дизельной топливной аппаратуры КИ-22205-01УХЛ4.2-ГС>СНИТИ и КИ-222Ш-УХЛ4-ГОСТ 15150-69, а моторные - на стендах КИ- 5527-ГОСНИТИ, 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 - 288 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 топливоподакмцих 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 P.M., Болтин-ского В.Н., Габитова И.И., Грехова Л.В., Голубкова J1.H., Ефремова Б. Д., Ивашенко H.A., Инсафуддинова С.З., Крутова В.И., Кислова В.Г., Лышевского A.C., Маркова В.А, Николаенко A.B., Неговора A.B., Патрахальцева H.H., Русинова Р.В., Сковоро-дина В. Я., Стефановского Б.С., Суркина В.И., Хачияна A.C., Хомича А.З., Хватова В.А., Шкрабака B.C., 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. Регулирование опережения впрыска возможно при них при существенном осложнении их конструкции. Регулирование же давления впрыскивания при них представляет вообще сложную проблему.

У топливоподающих систем аккумуляторного типа впрыск топлива жестко не связан с процессом подачи их НВД. Поэтому показатели их работы существенно не зависят 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.

Определенными аккумулирующими свойствами обладают и системы непосредственного действия. Разработка электронных регуляторов с учетом этого обстоятельства может существенно упростить и при них решение проблемы регулирования опережения и давления впрыска топлива.

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.

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 воз-

можности систем топливоподачи.

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

Оптимальные значения управляемых параметров топливоподачи х (х/, х2,-.., х:) должны обеспечиваться исходя из требуемых оптимальных значений выходных параметров двигателя у (уьУ2,---,У/) и возмущающею фактора - нагрузки на двигатель N. В соответствии с этим, микропроцессорный контроллер должен формировать импульсы на входах исполнительных механизмов ИМ/, ИМ2, ■■■, ИМС с тем, чтобы они вырабатывали усилия Г/, ..., Рс, обеспечивающие соответствующие режиму работы положения исполнительных механизмов аппаратуры топливоподачи, например, рейки НВД, золотника и др.

I

о.

1

и

Ч

и

им.

щ Аппаратура топливоподачи Х! Дю ель

Х7

х.

-

¡'еиерапюр импчльсо«

Коммутатор

Усторойстчо . вывода информации

Устройство прерываний

ОЗУ

и

пзу

И

Ж

Процессор

Ж

ЭНЗУ

Ж

Ч

Ч>

Апалагосо-цифрокой

1

Усторойство то<)а информации

Рисунок 1 - Информационная модель тракторного дизеля с микропроцессорной системой управления топливоподачей: / и II-регулятор и аппаратура топливоподачи; ///- микропроцессорный контроллер

Система уравнений, описывающая связь сигналов между входом в двигатель и выходом из него, с учетом нагрузки на двигатель запишется в виде:

X/= МК у,,у2,

I

(1)

Приу+1 входах и с выходах микропроцессорного контроллера формируемые им импульсы и описываются системой уравнений:

ит/ =//(А7, У1, у2,.. |

ит2=/2(М,у!,у2,...,у)); . I. (2)

и-Сс=МКу!,у2,...,у1).

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

'' + р2''' + ...+Рс' (3)

гдер - число уровней управляемых параметров.

Для упрощения следует рассматривать лишь основные наиболее существенные параметры модели. Таковыми являются из числа параметров управляемых х - цикловая подача ¡7,, и суммарная (межсекционная и межцикловая) степень неравномерности топливоподачи <5, опережение <9 и давление впрыска Р„, число работающих цилиндров / и количество подач топлива т\ выходных у- удельный эффективный расход топлива ge и частота вращения коленчатого вала п\ 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, 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.

ным (НР) (а) и дискретным (ДР) (б) регулирован ним и н аккумуляторного тина (в): И1 и И2- ходы привода исполнительных механизмов; </„„ - цикловая подача НВД; г„ - длительность управляющего импульса; АД - аккумулятор давления

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

При аккумуляторном впрыске (рисунок 2, е) 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.

При аппаратурах топливоподачи непосредственного действия параметры топливоподачи 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 аккумулируемое™ К, показывающим во сколько раз объем аккумулированного топлива превышает цикловую подачу.

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

V -106 р Р d4 Р

К = —- ,l«£!H. + o,0683--SJiE- + 0,616-—1—(4)

а0+агР-\0('+а2-(Рапах-\0(')2 с]ц qK С„ Чц

Здесь с/й=9,825-108; д,= 10,497 и а2=0,9-10"'° - коэффициенты, соответствующие температуре 20 °С и плотности топлива 835 кг/м3; V- объем ЛВД, мм \dn — диаметр плунжера, мм; С„ - жесткость привода плунжера, Н/мм ; Ра„т - максимальное давление впрыска, МПа; цикловая подача, мм3.

Для большинства тонливоподаю-щих систем тракторных дизелей с аппаратурой типа BOSCH Ks 6 см ; d„ * 0,01 м; С„ * 2,0-104 Н/мм; дц =60-120 мм3/цикл и Рвтах 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 аккумулируемое™ 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 Рисунок 3 - Расчетные зависимости ко- достаточным для впрыска реальных ве-эффициента К от давления топлива и личин цикловых подач, объема ЛВД прп^бОмм /цикл; d„= Резк0 уснлить аккумулирующие

0,01м; С,- 2,0-10 Н/мм свойства топливной системы можно по-

вышением гибкости привода (проектированием привода плунжера по аналогии с приводом насоса Ганс Эндрассик).

Усилив аккумулирующие свойства систем непосредственного действия

можно также сравнительно просто регулировать как цикловую подачу, так и опережение и давление впрыска топлива.

Эффективность последовательного отключения цилиндров можно оценить следующим образом.

Если допустить, что у многоцилипдрового двигателя с числом цилиндров / и числом выключенных цилиндров г мощности индикаторные лг, и 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 кт то эффективный к.п.д. можно определить по следующему выражению

г] -(¡-г + г-к^-г-к,, г , /, \

Л с = ---Г—'--- = V, - --К • (1 - Т)л,) = /?.„ •

100

и

К-Ь-П»), (5)

где и = —процент цилиндров, продолжающих раоотать.

Из него следует, что с уменьшением нагрузки (увеличением числа выключенных цилиндров г) и снижением механического к.п.д. цм эффективность работы двигателя с последовательным отключением цилиндров снижается. Увеличить их эффективный к.п.д. можно снижением величины к„, 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 (т) определяется частотой вращения вала двигателя (п) и нагрузкой от потребителя {Ы)

т =/(п, Ю. (б)

В качестве режимов, на которых будут реализовываться 100% подач, можно Еыбрать режимы, соответствующие максимальному крутящему моменту (первый вариант) и номинальной частоте вращения (второй) (рисунок 4).

Регуляторная характеристика должна соответствовать «желаемой». При этом корректорные ветви характеристик рекомендуется формировать на основе скоростных характеристик ццс> (первый вариант) или ццс2 (второй) (рисунок 4).

При первом варианте двигатель будет работатьпропуском 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 и„ число т, реализованных очередных подач должно быть таким, чтобы каждая убавленная на величину ! подача позволила собрать одну пропущенную

Я"К' • (7)

%

а-

•ч

Ччы

Рисунок 4 - Скоростные характеристики топлииоподающих систем (штриховые кривые) п регуляторнаи характеристика «желаемого» вида (сплошная): п и е/„ - частота вращения и цикловая подача; индексы в обозначениях соответствуют режимам пуска (и), рассматриваемых частот вращения (/), максимального крутящего момента (л(.к), номинальному (к) и выключению подачи (в)

II. п п

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

е, =--100.

к,

(8)

Эффективный к.п.д. двигателя в случае регулирования режимов его работы пропуском подач будет

П., • Ч„ „ - К • (<?„,, - "О?,, +0 = +1)

п.., =•

(91

Я,..., т,

Из него следует, что чем больше реальная скоростная характеристика приближается к характеристике «желаемого» вида (т.е., чем выше разница - и больше /п,), 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 пМК - п„ могут быть описаны уравнениями парабол:

Цц.сл=а2 -п?+Ьг ъ+с2, (10)

Яцкл=агп,2+Ьгп,+ с,, (11)

где и,-текущее значение частоты вращения;

¿7/, <з?, Ь/,Ь2, С1 и с?- постоянные величины, а индексы с и а-соответствуют скоростной и корректорной ветвям характеристик.

На участке п„ - пв они представляют почти прямые линии:

Ъ!.сл= а4-П1+ Ъ4, (12)

Чц.Р.,= а3-п,+ Ь3. (13)

На основе выражений 7 и 8 получаем: - для участка пж - п„:

я, - и,2 +6, +с,

(И) »»„=■

т.., =-

■ для участка п„ - п„:

аг'п, +Ь2 ■

-Ь, -п.

(15)

сг2-и?+Ь,-«,+с2 а4-и,+Ь4

К» = а2.п>+Ь2.п,+с2-агп!-Ьгп,-сГ (1б) >~ а^.+Ь.-а^-Ь,''

а2-/7,2+£2-«,+с2 ' а4-и, +¿4

На основе рассмотренной методики можно найти значения т, /сие для любого конкретного двигателя. Так, для двигателя Д-21А1:

-0,7-10"4 -п. +0,0737-и, +50,771 -0,5-и,+510

= 0,0552-л,-33,771 ; (20) " 0,504-п,-437,58; (23)

А-7 1Л-4 2,ппоп 1-7 0,004 ■ и + 72,42

-0,7-10 -и, +0,1289-и,+17 —------пл\

к ■ ——--'--2-'--- (21) р 0 504-и -437 58' 1'

0,0552-/?, -33,771 ' ' ' '

0,0552-«,-33,771 0 0,504- я, -437,58 )ппо/

е,=--——^--100%■ (221 е.,=----100% (251

" — 0,7 • 10 • я, + 0,1289 -и, +17 л ' р' 0,004 - п, + 72,42 л '

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 к, приходится округлять, т.е. принять к,- = гоипс1(Л,). Из-за этого появляется статическая ошибка регулирования.

Статическую ошибку регулирования рекомендуется устранять, используя интегральный закон регулирования.

Текущую ошибку регулирования следует найти по выражению

А, = к, - гоипс!(А/) (26)

и добавить к ней ошибку предыдущего цикла А, = + А,./.

Если А, наберет целую часть (¡гШЛ,) > 1), то номер текущей пропускаемой подачи нужно снизить на единицу, т.е. принять гоипс1(Л/) - 1. Остаток от А, - ¡т(Л,) следует добавить к ошибке следующего цикла А,., = А,, / + А, 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)

"рср

где сор2, ыр1 и сорср - 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 цц<:1 (рисунок 5, а), «степень нечувствительности» дойдет до 5,2%, а при 9 ЧС1 ~ не будет превышать 3,9%. В случае, когда характеристика цЦС2 и 100% подача реализовывается на номинальном режиме (рисунок 5, б), «степень нечувствительности» не превышает 3,8%, а при с/ цс2 - 2,4%.

12

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 я,- на величину ^7,,.., , 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.

а^ Рисунок 5 - Варианты скоростных характеристик (<7чс)> внешних характеристик «желаемого» вида (<•/„,,.) с регуляторнон ветвью (171(Р) и зависимости номера пропускаемой подачи (к) н «степени нечувствительности регулятора» (<5С) от частоты вращения кулачкового вала насоса НД-21/2 при работе на «корректорной» и регуляторнон ветвях по первому варианту (а) и второму (б); заштрихованная зона -одна секция выключена полностью, а во второй пропускаются последовательно 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) гаи увеличивать (второй - до ре-гуляторной 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 б представлен график условных реализуемых цикловых подач Чцу (сплошные столбики) и пропускаемых (штриховые) для случаев работы без увеличения кис его увеличением на единицу (к + 1) и последующей коррекцией

цикловых подач на величину Лцц.

При этом текущее значение откорректированной цикловой подачи можно определить по выражению

- + (28)

г~1 ;<" I

П

т к т+1 к+1 Рисунок 6 - Условный график реализуемых (сплошные столбики) и пропускаемых (штриховые) цикловых подач

"" гоипс1{к!)-\ где гоипс1(Л:,) - текущий округленный увеличением на единицу «номер» пропускаемой подачи.

Для определения 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 алго-

ритм этой программы и результаты расчетов на примере тракторного дизеля Д-21А1.

Рисунок 7 - Алгоритм программы расчета откоррекгированных 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.

14

Восполнить эти подачи невозможно, т.к. они выходят за пределы скоростной характеристики q,ic. Эта проблема решена именно увеличением к на единицу (к+1). При этом корректируемая подача q,f, оказалась уже ниже, чем qI(C и нагрузка N2 изменялась плавно до полного выключения подачи.

Рисунок 8 - Зависимости порядковых номеров следующих ia реализуемыми подачами пропускаемых очередных подач к, цикловых подач q„ и степени нечувствительности регулятора ât от частоты вращения кулачкового вала пк: индексы 1 и 2 соответствуют случаям к и к+1; заштрихованные зоны — не поддающиеся для реализации цикловые подачи

Характеристики gна частичных режимах (рисунок 4) могут быть определены по текуше-700 740 780 S20 860 900 040 п^лтн" му значению положения имитатора рычага управления R, с учетом шага изменения частоты вращения

"«-".п..»

АП :

— R

(29)

где пв и п„тт ~ частота вращения полного выключения подач при максимальном и минимальном значениях положения имитатора рычага управления Итах и Нтт.

Координаты характеристики д,1Р проще определять, проводя вспомогательную линию (штрих- пунктирную на рисунке 4), параллельную оси абсцисс на высоте и на режимах частичных нагрузок, каждый раз продолжая характеристику ¿¡г,(7, до пересечения с этой штрих- пунктирной линией (точки 1).

Тогда начальные координаты частичной характеристики с\,(.р при Я, (в точке 2) будут: д,1МК и прП, где прП = и,-А/г (100 - Л,-). При этом конечные координаты (в точке 21) будут соответственно равны: 0 и пр2„ где пр2, - п„ - Дгг (100 - К,).

Далее для п, следует определить д,,,,, и (]„„.

Необходимая для определения текущих значений т, цикловая подача при К, < Птах найдется из условий

_ J 4iipi — Чцк! ! Чца '

Ят <

(30)

ЦУ1 ' " lipi '

Систему топливоподачи, способную обеспечить регулирование топливопо-дачи 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 работы двигателя пропуском подач топлива.

Исполнительные механизмы при дискретном регулировании топливо-подачи 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 h¡ и проходит во внутриклапанную полость 7. Свободный конец кольца при этом перемещается на величину к ■h¡, но не закрывает отверстие канала управления 4.

Ку 0,68

0,58

0,48

у—-Q_____Т Á _. У >

-9-Г-1 Г

Y

Iг

от НВД f ^

Рисунок 9 - Экспериментальные зависимости коэффициента управляемости АГу кольцевого клапана от зазора между электромагнитом и внутренней поверхностью клапана 5 (в притянутом к электромагниту положении) при клапанах массой: о -4г.; • — 5г. и £ - 7г; /- зона повышенного проявления электромагнитного "залипа-ния"; 1 - нагнетательный канал; 2 -электромагнит; 3 - штифт; 4 - канал управления; 5- шпонка; 6- кольцо; 7-

внутриклапанная полость

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 5, мм

При подаче тока на обмотку электромагнита 2 кольцо 6 дополнительно притягивается к электромагниту на величину И2, а его свободный конец, перемещаясь дополнительно на величину к -Иг, закрывает канал управления 4, разъединяя его от внутриклапанной полости 7. Общий ход свободного конца клапана при этом составит л • (Л/ +/;>)• При необходимости увеличения этого хода рекомендуется использовать многовитковое винтовое кольцо с числом витков V (в этом случае общий ход составит я-у ■ (И, +И2).

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 НВД4УТНМ.

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 Лу=0,46.

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

Для устранения запинания 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 топливоподачн: 1 - игла; 2 - форсунка; 3 - перепускной клапан ; 4 и 5 - пружины; 6 и 8 - топливопроводы ; 7 и 11 - над- и полыгольные полости; 9 — полость; 10, 14 и 18 - каналы; 12 и 13 -плунжер и втулка; 15 - разрезное кольцо; 16 - вытеснитель; 17 - магннтонровод; 19 - обмотка; Р, V, с и/- соответственно давление, объем, скорость и сечение; индексы т, нп, п, «.7, ф, с, ее,рад, к, ку соответствуют топливопроводу, над - и поды-гольным полостям, плунжеру, форсунке, соплам, впускной полости, радиальному, кольцу и каналу управления; ЛНД-линия низкого давления

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 1 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:

6'' Рт ■ К ■ЗГ = ( /да ■ CWI -аьо ■ Qbo■ Qk-У \

б' >К ■ Рт ■К • ^Г1 = ( • Q,- - • QKy - fr • ст )-ст2

dip

dVm dtp

о> • Qk ~■ QKY ~JT'С, )'

6n

(31)

6'M'"" "~tp = ^ '(-Р"~ Рк ^ + 'Рт ' °m '(Сл" ~ 1

сял-)-2-рга,'гв-г-/нк-рк )• , dh,. dtp

Процесс в форсунке описывался системой уравнений объемного баланса топлива и динамического равновесия иглы и движущихся с ней деталей:

Рт ' vu ' 6 • • ~ = (/, • с,' -£>п-а3- /„ • с„ )• ст4; dip

dV пФ

6 -и

d (р

Рг-Унп-Ь-'Ч

dV„„

Фн

dcp

(/, - С,' - • /„ • С и )'

= (<*, 'Л +0-3 •/и-Си -<Гкл-Qkj,)-^

) (32)

6-«, - = -К -/г 'с2 -/й

а(р

ми -6-«, Щч-=[(/;,-/¡,)-(рп-рф)+/,{,-Рф -К-s¡, -/и-рн„\сг2-

aip

£ dhn i

aq>

В этих соотношениях:/- сечение, м2; Р - давление, МПа; с — скорость, м/с; V-объем, м3; Q - расход топлива, м3/с; (р н п - угол поворота и частота вращения кулачкового вала насоса, град, и мин'1 соответственно; р - коэффициент сжима-

емости топлива, МПа"1; М- масса подвижных деталей, кг; у - утечки топлива через зазоры между плунжером и втулкой, м3/с; сг- ступенчатая функция.

Индексы в обозначениях соответствуют полостям и деталям системы топ-

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

Как видно, увеличение внутреннего объема ЛВД повышало цикловую подачу и положительно влияло на скоростные характеристики системы топливоподачи, т.е. действительно приближало ее к аккумуля-Рисунок 11 - Влияние У и пк на ql{ при L = торным системам.

500 мм и Р,= 17,5 МПа Существенное влияние сказы-

вал затяг перепускного клапана 3. По мере ее увеличения (при диаметре канала управления 0,2мм) цикловая подача возрастала; при Рш= 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 аккумулируемое™ Л" 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 подастся ток. При этом якорь 9 притягивается к электромагниту и, преодолевая усилие пружины 5, перемещает золотник б 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 б 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.

ливоподачи, указанным на рисунке 10.

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; л: и - ход и продолжительность перемещения золотннка; Н - усилие на золотник от давления топлива в канале 4

Условные графики зависимости управляющих импульсов (/, перемещений золотника х и плунжера А от времени / при работе по схеме рисунка 12 представлены на рисунке 13.

Рисунок 13 ■

U*

иф

U,,

и,„

X

h

вт

нмт

и

X,

х2

t„

ж

жесткий упор (на яхорь)

Л

/

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

Продолжительность перемещений золотника (t, + tx +1„) больше, чем продолжительность подачи управляющего импульса tu. Чем больше эта разница, тем ниже управляемость золотника.

В системах непосредственного действия число форсунок (цилиндров) двигателя, могущих обслуживаться одним клапаном, составит

L

ЕЮ

fa- / ill/

t.

\

Wt

и

30 -K„

30

30

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

Из этих выражений следует, что чем выше Ку, т.е. ниже tm t3, t3C и t,„ тем большее число форсунок может обслуживаться одним перепускным клапаном. При системах непосредственного действия это число увеличивается и при сокращении общей продолжительности впрыска топлива.

Для анализа величины tn была разработана математическая модель рабочего процесса системы. 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 (/, II и III).

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

F - С х

1 1 ^ пл о

1 + е 2т

14'С V 4~-~i

2 • m

I

4-Cn-m-klp

4-С.•т

4 т

4 -т

х1 =<>„ + *,)•

ктг к1 тр + 4 С. т

1 2 т ' \ 4-т2

1 4-тг

Ьтр

2-т+\

'О 1

тр -t-4-C'n-m . 2 31

тр Ьтр + 4 С,-т

2-т V 4-т2

*тр Ш,р+4С„т 2'» i 4-«2

2. jkl+4-C.-m

+ 1

4-т2

Xз =(х0 + *,)'

Ът '■-С, ■ т - kl 4-m1

1 + е

Л'р.И.,

2т '

-COS

4-C-m-ifc'

4-m2

4-C„-m-k2m Am1

Здесь К, - усилие электромагнита; С„ и х„ - жесткость и предварительный затяг пружины; т - суммарная масса подвижных деталей; кщ, - коэффициент трения золотника; г„ гх и (0 - 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 ¿/=0,009 м и /=0,01 м; зазор между золотником и его втулкой (N3,2-10"5 м; жесткость и предварительный затяг пружины С„ =940 Н/м и *„=0,002 м) и спроектирован якорь электромагнита. При этом общая масса подвижных деталей составила т=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 усилия на золотник со стороны пружи-

: г-^11,5мс

I =9,8 мс

ны после упора якоря на электромагнит оказались больше его инерционных усилий. С учетом этого из систем уравнений (34) вообще можно исключить величину

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 пк = 1020 мин'1 один золотник мог обслуживать в случае систем непосредственного действия 2 цилиндра двигателя (360:70,38*2), 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 (кт/>=0), представленная выше система уравнений принимает более простой вид

/ / Г--

С.

0 ¡,3 2.6 3.9 5,2 6,5 7.8 9.1 I. МС Рисунок 14 - Расчетные зависимости перемещения золотника от времени для случая пК-1020 мин'1 при учете сил трения (сплошная кривая) и без их учета (штрихпунктнрная)

Р -С

1 7 ^ И

с„

Х1 =(*0+*|)'

1 - С05

■I,

1 '

— е 2

+ 1

/ \

1 — СОБ [ с„ 1

Л

V т

\ V

(35)

Продолжительность !х, 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-

22

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

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

Управляемость клапана повышается и при сокращении величины I, (увеличением, например, подводимого к обмотке напряжения от удерживающего Uv -0,5В (12В - при использовании широтно-импульсной модуляции) до форсирующего U,p) и t0 — импульса обратной полярности U„ (см. штриховые линии графика напряжений рисунка 13). При Ц/,=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-Vтома// диссертации. За основу при этом были приняты тракторные дизели 1412,5/14, 2410,5/12 и 4410,5/12.

Дискретное управление обеспечивается модулем 1 с 8-ми разрядным микроконтроллером mega!28 быстродействием 16 MIPS (16 миллионов операций в секунду).

Для непрерывного управления величиной подаваемого топлива предусмотрен модуль 2 с микроконтроллером megaS 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 SP1.

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 клапанам 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 пропускам подач была собрана в 2-х вариантах - на базе распределительного и рядного насосов.

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

Рисунок 15 - Алгоритм программы управления топливоподачен воздействием на число пропускаемых подач дискретно н 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 (<р). Так, при его подаче без запаздывания относительно отметки начала отсчета (т.е. при /=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.

Рп ,

МПа, 20 15 10

Я„'„, МПа 2 1

К.

В » V

» оьг

И|

§ 1§ СЗ С

«28-

V"

а)

мм 0,2

ф-2,1м

0 11 £----

1=0,6л1с\ \

— " 'I

0,452 0,454 I. с

1\

н в 5 - - ^

Л

-Ий"-

I О

Ж

6)

, ! А ■ 1 '>

VI:

о? н сг I а а ~1

ЙЭ

I /=0

1 Г=0,9мс

. г. о - г- ■ 2Й- ! И - (-4

/ \

<р-1,6мс

гпг.

-I

■ : • 1-0

; 1 .....

(р—1,6мс

I

г=1,6мс

0,452 0,454 I, с 0,452 0,454 I с в над-и подыгольные полости

Рисунок 16 - Файлограммы процесса топливоподачи при подачах управляющего импульса с запаздыванием (0 относительно метки начала отсчета на 0,6 мс (а) без него (/=0) (б и в): г - продолжительность впрыска; 1г„ - ход иглы; Р'„„ и Р'я - давления у топливопод-водящих штуцеров

%■ <Л„р

V

мм' цикл 120

80 40

; ; Г ; 1

--{-..... 1 -4-...... м. 1 : I ------г...........

X г^' _________

1

.-4— 1 1

На рисунке 17 приведены зависимости цикловой подачи (дц), расхода на управление (Оупр) и подачи насоса (£) от . продолжительности управляющего импульса (г) (при /7^=800 мин-1).

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

0,5 0,9 1,3 1,7 г, мс

Рисунок 17 - Зависимость цикловой подачи (дч), расхода топлива на управление (<?,„,,) и суммарной подачи насоса (2) от продолжительности управляющего импульса (г)

то время как у серийной была 16%, а при 35 мм /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 14 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: 9 - угол опережения впрыска; (Р,+Р„„') - давление начала впрыска и п — частота вращения вала двигателя. За параметр оптимизации был принят удельный эффективный расход топлива - ge.

На основе анализа априорных экспериментальных данных была выбрана функция отклика вида

Ве = во + «/ • в + в, ■(Р1+Р„„ ') + в}- И + в,2 ■ в-(Р3+Р,т ') +

+ в,г в • п + в2г(Р,+Рт') ■ п + в„ -(Р,+Рт •)2 + (36)

+ в22-(Р, + Р,1П') 2+ вп-п2,

где в0, в/, в2, в}, ввп, в2з, в//, в22, в33 - коэффициенты уравнения; О - опережение впрыска; Р3 и Р„„' - давления затяга пружины иглы распылителя и в надыгольной полости.

Значения факторов определялись по общепринятой методике с использованием экспериментальных данных.

Для случая и =1100 мин"1 они оказались равными: в = 23,551 град.; (Рэ+Р„п') = 19,150 МПа. При этих значениях получилось ge = 364,763 г/(кВт-ч).

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, п = 1600мин"' удельный расход топлива был меньше на 2,48% (на 7,2 г/(кВт-ч)) и на 15 °С была ниже температура отработавших газов. Это является, вероятно, результатом обеспечения оптимальных

1200 1400 ¡600 п, мин Рисунок 18 - Корректорная ветвь внешней регуляторнои характеристики дизеля 1412,5/14 при Р3 =12,5 МПа и работе со штатным (-•-»-) и опытным

(-х>) насосами значений опережения и давления впрыска топлива.

Минимально- устойчивая частота вращения холостого хода двигателя при

26

экспериментальном насосе была ниже на 63 мин"', чем при штатном (897 вместо 960 мин"') 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.

Последовательное выключение цилиндров предварительно исследовалось на четырехцилиндровом дизеле Д-144 со штатным насосом распределительного типа. 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; о -выключен один цилиндр; Д - выключены два цилиндра; ▲ - отключены три цилиндра

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

а) \ „ fvf-f-+-~i.....б)\

400 200

г

кВт ч 600 400 200

кВт ч 500

400

г

кВт ч

L i

400 \

i-i-jiij

0 25 50 Ne,K-Bm

300 '

150 ЗООК.кВт

50 100 Кс,кВт

Рисунок 20 - Зависимости ge дизеля Д-50 от нагрузки при частотах вращения коленчатого вала 300 мин'1 (я), 330 (6) и 480 (в): о - работают все цилиндры; х - отключен один цилиндр; • - отключены два цилиндра

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

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, о).

Рисунок 21 - Нагрузочные характеристики дизеля Д-21А1 с распределительным насосом НД-21/2 при й=1100 мин"1 и работе: • - па обоих цилиндрах; Л -только на первом цилиндре; х -только на втором цилиндре, я - 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 изменяет 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 (Л'с=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 отточки 1 до точки 2 на 133 °С. 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 N¿=2 кВт и «=1 100 мин"1 повысить экономичность на 85 г/(кВт-ч).

Последующие исследования были направлены на выяснение причин относительно малого повышения экономичности работы двигателя по мере отключе-

ния 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 газораспределительного механизма (ГРМ)) 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 Л^=1,6 кВт (рисунок 22) удельный расход топлива снизился на частотах вращения 1100 мин"1 на 10 г/(кВт-ч); 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, соответствую-

Рнсунок 22 - Нагрузочные характеристики дизеля Д-21А1 при работе с насосом 2УТ11М и частоте вращения коленчатого вала 180<» мин"1: • - работают оба цилиндра; А - выключен один цилиндр; о - спита головка отключенного цилиндра; х - сняты головка цилиндра п кольца поршня; а - коэффициент избытка воздуха

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

Так, на том же мощностном режиме при п~\100 мин' он снизился еще на 40 г/(кВгч); 1200-50; 1500-80 и 1800-110.

Ожидаемым явилось и то, что на всех режимах снижалась температура отработавших газов. На режиме, например, /Ч,=1,6 кВт и /г=1100 мин"' при снятой головке отключаемого цилиндра она оказалось ниже на 10 °С, а при снятии и колец -еще на 20 °С. В то же время во всех случаях отключение одного цилиндра приводило к повышению температуры отработавших газов другого цилиндра. Так, простое отключение второго цилиндра при «=1800 мин"' на режиме кВт повысило ее на 295 °С.

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 соста-

29

щих отключенному цилиндру.

вила 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 N¿=2 кВт и п~\ 100 мин"1 при ее уменьшении с 16,5 до 6,5 он снизился на 40 г/(кВт-ч); 1200- 90; 1500- 110; 1800 - 160 (данные для «=1800 мин*' 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-21Л1 (с насосом 2УТНМ) при фиксированных в закрытых положениях клапанах у выключенного цилиндра (л=1800 мин1); 0 - Л'«,=2 кВт; о-Л^З кВт; А -N„=4 кВт; о -N=5 кВт; х -Ne=6 кВт

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/4.=1,6 кВт и /?=1100мин"' при снижении производительности вентилятора расход топлива снизился на 60 г/(кВгч); 1200 -70; 1500 - 90 и 1800 - 190 (результаты испытаний для режима «=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 Ие=\,6 кВт на 110 г/(кВт'ч) при л=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 в случае выпол-

нения 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 степеньхжатия и одновременно снизить поте-

Рисуиок 24 - Нагрузочные характеристики дизеля Д-21А1 с насосом 2УТНМ при 1800 мин"1: • - работают все цилиндры; А - выключен один цилиндр;« - у отключенного цилиндра сняты головка н 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 к впускного клапана ГРМ проводились с использованием разработанных базовых характеристик и программ (приложения 111, 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/(кВгч). Такое регулирование положительный эффект дало и на больших частотах вращения (1800 мин"') (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"' 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 пл атным и опытным насосами при п=1100 мин'1 (а) и //=1800 мин"1 (б): • - работа без пропуска подач (штатная система), X - без пропуска подач воздействием на длительность подводимого к обмотке электромагнита тока; о - пропуском подач; □- пропуском подач и дополнительным корректированием цикловых подач; Д - пропуском подач, дополнительным корректированием цикловых подач и электронным управлением впускным клапаном ГРМ; е- число пропускаемых подач

%

0,5

О/

/ ..X /

^ 12 •Л

5=

¡300 1500 1700

п, мин

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 (5)

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 тошшвоподачи при электронном регулировании достигается при взаимном приспособлении аппаратуры топлнвоподачи (и в целом двигателя) к регулятору топлнвоподачи, в частности усиливая ее аккумулирующие свойства и впрыскивая увеличенную подачу топлива и на режимах малых оборотов и нагрузок, и электронного регулятора к аппаратуре тошшвоподачи - 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 жесткостг. привода плунжера (2,0' 104 Н/мм) коэффициент их аккумулируемое™ 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 24,1 МПа). Система отличается высокой стабильностью тошшвоподачи.

Она позволила снизить у дизеля 1412,5/14 на номинальном режиме работы удельный эффективный расход топлива на 2,48% (на 7,2 г/(кВт ч)) 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 увеличенная подача топлива впрыскивается 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"' 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 (N¿=6 кВт и я=1800 мин"1) снизить удельный расход топлива на 27% (с 520 до 380 г/(кВт-ч)).

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 может 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 повышается при устранении «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 начала 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"' 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, P.P. Регулирование режимов работы дизелей пропуском подач топлива [Текст] / P.P. Галнуллин, Э.М. Гайсин // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2005. ]. - С. 30-31.

2. Галиуллин, P.P. Топливоподаюшая система с электронным регулятором для тракторного дизеля [Текст] / P.P. Галиуллин, В.Н. Хусаинов // Тракторы и с.х. машины, 2007. - №9. - С. 10-12.

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

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

5. Галиуллин, P.P. Регулирование двигателя отключением цилиндров - как фактор повышения экономичности его работы [Текст] / P.P. Галиуллин // Тракторы 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, P.P. Галнуллин // 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, P.P. Галиуллин // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2008.-№01. -С. 23-35.

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

9. Баширов, P.M. Исследование стабильности работы электронно- управляемой топливоподающей системы [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галиуллин // Тракторы и с.х. машины, 2009. - №3. - С. 21-23.

Патенты и программы

10. Патент № 2201523 РФ, 7 F02M 59/36. Топливная система для двигателя внутреннего сгорания [Текст] / P.M. Баширов, И.И. Габитов, К.В. Костарев, A.B. Неговора, P.P. Галиуллин // Открытия. Изобретения, 2003. - Бюл. № 9.

11. Патент № 2201524 РФ , 7 F02M 59/36. Топливная система для двигателя внутреннего сгорания [Текст] / P.M. Баширов, И.И. Габитов, К.В. Костарев, A.B. Неговора, P.P. Галиуллин // Открытия. Изобретения, 2003. - Бюл. № 9.

12. Патент № 2258823 РФ, МПК F02D 17/02. Топливная система с электронно- управляемым кольцевым нагнетательным клапаном для автотракторных двигателей с регулированием режимов работы отключением подач топлива [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галиуллин, A.A. Ильин, Ф.З. Габдрафиков // Открытия. Изобретения, 2005. - Бюл. № 23.

13. Патент № 2301910 РФ, МПК F02M 65/00. Устройство для измерения неравномерности подачи топлива [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галиуллин, С.З. Инса-фуддинов // Открытия. Изобретения, 2007. - Бюл. № 18.

14. Патент № 2301903 РФ МПК F02M 59/46. Топливная система распределительного типа для автотракторных дизелей с регулированием режимов работы отключением подач топлива [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галиуллин, Э.М. Гайсин// Открытия. Изобретения, 2007. - Бюл. № 18.

15. Баширов, P.M. Тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания [Текст] / P.M. Баширов, P.P. 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, P.M. Электронно- управляемая система топливоподачи для тракторного дизеля [Текст] / P.M. Баширов, И.И. Габитов, Ф.З. Габдрафиков, P.P. 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 A.B., Костарев К.В., Галиуллин P.P. // Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей: Сб. науч. тр. научно-технической конференции. - С- Петербург: - СПбГАУ, 2002. - С. 200-203.

18. Баширов, P.M. Кольцевой клапан для топливной системы автотракторных дизелей и его математическая модель [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галнул-лин//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, P.M. Система непосредственного действия с электронным управлением топливоподачи [Текст] / P.M. Баширов, Ф.З. Габдрафиков, P.P. Га-лиуллин // 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, P.M. Затраты мощности на привод топливоподающих систем тракторных дизелей [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галнуллнн, М.Г. Динисламов // Материалы международной научно-практической конференции «Перспективы разработки и внедрение прогрессивной техники и оборудования в агропродоволь-ственном комплексе». - Уфа: БГАУ, 2002. - С. 270-273.

21. Баширов, P.M. Электронно- управляемая система топливоподачи с гидромеханическим запиранием иглы [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галнуллнн // Материалы международной научно практической конференции (к XIII международной специализированной выставке «АГР02003»). - Уфа: БГАУ, 2003. -С. 210-213.

22. Баширов, P.M. Электронный регулятор для топливоподающей системы непосредственного действия [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галнуллнн, 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, P.M. Электронно- управляемая система топливоподачи для тракторных дизелей [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галнуллнн, A.A. Ильин // Материалы 110 научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов университета «Достижения аграрной науки - производству». - Уфа: БГАУ, 2004.-С. 16-19.

24. Баширов, P.M. Топливоподающие системы непосредственного дейавия для дизелей с регулированием пропуском рабочих ходов поршней [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галнуллнн, 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 И. - С. 12-15.

25. Баширов, P.M. Топливная система для тракторных дизелей с регулированием пропуском рабочих ходов поршней [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галнуллнн, Э.М. Гайсин // Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса. Материалы Всероссийской научно-практической конференции (в рамках XV Международной специализированной выставки «Аг-роКомплекс-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, P.P. Галнуллнн, П.Г. Кудряшов // Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса. Материалы Всероссийской научно-практической кочференции (в рамках XV Международ-

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

27. Галиуллин, P.P. Управление работой двигателя пропуском рабочих ходов их поршней [Текст] / P.P. 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, P.P. Электронный регулятор для тракторного дизеля / P.P. Галнуллин, 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, P.P. Математическая модель тракторной дизельной топливо-подающей системы непосредственного действия с электронным управлением и гидрозапорной форсункой [Текст] / P.P. Галиуллин // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. Научный журнал, 2005. - №6. - С. 24-26.

30. Баширов, P.M. Система топливоподачи для дизеля работающего с пропуском подач топлива [Текст] / P.M. Баширов, P.P. 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. 18-21.

31. Баширов, P.M. Электронный регулятор для двигателя, работающего с пропуском подач топлива [Текст] / P.M. Баширов, P.P. 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, P.P. Исследование топливоподающей системы дизеля с регулированием нагрузки пропуском подач топлива [Текст] / P.P. 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, P.P. Топливный насос высокого давления с электронным регулятором [Текст] / P.P. 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, P.M. Сравнительные исследования эффективности последовательного отключения цилиндров дизеля Д50 [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галиуллин, Гайсин Э.М. // Отчет о научно-исследовательской работе. - Уфа, 2007. - 35 с.

35. Баширов, P.M. Разработка базовой характеристики регулирования дизеля пропуском подач топлива [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галиуллин, Э.М. Гайсин // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. Научный журнал, 2007. - №9. - С. 23-26.

36. Баширов, P.M. Разработка топливной системы с электронным регулятором / Баширов P.M., Галиуллин P.P., 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, P.P. Галиуллин // Материалы всероссийской научно- прак-

ческой конференции. - Уфа: БГАУ, 2007. - С. 38-41.

38. Галиуллин, P.P. Возможности снижения степени неравномерности враще-ия коленчатого вала двигателя [Текст] / P.P. Галиуллин, Э.С. Шамиданов // Материа-ы всероссийской научно-практической конференции. - Уфа: БГАУ, 2007. - С. 42-44.

39. Галиуллин, P.P. Электронный регулятор для автотракторных дизелей [Текст] P.P. Галиуллин // Материалы Н-й Открытой Всероссийской научно-практической онференции молодых ученых. - Ульяновск: Ульяновская ГСХА, 2007. - Часть .-С. 153-156.

40. Галиуллин, P.P. Топливная система с электронным регулятором [Текст] / '.Р. Галиуллин, В.Н. Хусаинов // Материалы международной научно- практически конференции. - Уфа: БГАУ, 2007. - С. 68-71.

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

42. Баширов, P.M. Электронно- управляемые топливные системы для дизе-1ей, работающих пропуском подачи топлива [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галиуллин, В.Н. Хусаинов // Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием,- Уфа: БГАУ, 2008. - Часть 4. — С. 31-35.

43. Баширов, P.M. Регулирование топливоподачи в тракторных дизелях [Текст] / P.M. Баширов, P.P. Галиуллин - Уфа: БГАУ, 2008. - 184 с.

44. Галиуллин, P.P. К проблеме снижения степени неравномерности вращения коленчатого вала тракторного дизеля при регулировании его режимов работы пропуском подачи топлива [Текст] / P.P. Галиуллин // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. Научный журнал, 2008. - №11. - С. 23-26.

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

46. Галиуллин, P.P. Модернизация тракторных дизелей электронным управлением топливоподачей [Текст] / P.P. Галиуллин - Уфа: БГАУ, 2008. - 168 с.

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

Лицензия Республики Башкортостан на издательскую деятельность №0261 от 10 апреля 1998 года. Подписано в печать «-/¿У 2009 г.

Формат 60x84. Бумага типографическая. . ¿р/^у

Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 120 экз. Заказ № уйч/

Издательство и типо!рафия ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет». Адрес издательства и типографии: 450001, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ

К ТОПЛИВНЫМ СИСТЕМАМ ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ.

1.1 Аппаратура и регуляторы топливоподачи современных тракторных дизелей.

1.2 Условия работы тракторных дизелей.

1.3 Влияние условий работы на качество топливоподачи.

1.4 Влияние условий работы на регулирование топливоподачи.

1.5 Основные требования к системам топливоподачи тракторных дизелей.

1.6 Возможные направления совершенствования систем топливоподачи.

1.7 Повышение эффективных показателей тракторных дизелей электронным управлением топливоподачи

ГЛАВА II ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ

С ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ТОПЛИВОПОДАЧИ.

2.1 Информационная модель тракторного дизеля с микропроцессорным управлением.

2.2 Аккумулирующие свойства топливоподающих систем непосредственного действия.

2.3 Разработка базовых характеристик для дизелей с регулированием режимов работы пропуском подачи.

2.4 Разработка методики снижения степени нечувствительности электронного регулятора тогашвоподающей системы, работающего пропуском подачи топлива.

2.5 Электронно- управляемые системы с насосами рядным и распределительного типа.

2.6 Алгоритмы и программы для микропроцессорного непрерывного и дискретного управления топливоподачей.

ГЛАВА III РАЗРАБОТКА ОПЫТНЫХ ВАРИАНТОВ ЭЛЕКТРОННО

УПРАВЛЯЕМЫХ ТОПЛИВОПОДАЮЩИХ СИСТЕМ.

3.1 Электронно- управляемая топливоподающая система с гидрозапорной форсункой.

3.2 Электронно- управляемые топливоподающие системы с золотниковыми клапанами.

ГЛАВА IV ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННО

УПРАВЛЯЕМЫХ ТОПЛИВОПОДАЮЩИХ СИСТЕМ.

4.1 Экспериментальные установки, измерительная аппаратура и датчики для экспериментальных исследований

4.1.1 Общая методика исследований.

4.1.2 Стенды для безмоторных исследований.

4.1.3 Стенды для моторных испытаний.

4.1.4 Измерительная аппаратура и датчики для экспериментальных исследований.

4.1.5 Обработка экспериментальных данных, оценка погрешности измерений.

4.2 Исследование электронно- управляемой системы с гидрозапорной форсункой.

4.3 Исследование электронно- управляемых систем с золотниковыми клапанами прямого и непрямого действий.

ГЛАВА V ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ

РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

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) и механических регуляторов центробежного типа (инертностью их действия) [5, 16, 58, 96, 157]. Из-за этих недостатков при них трудно решаются вопросы обеспечения оптимальных для каждого режима работы параметров топливоподачи [144, 164, 166].

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 Common 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-З-ЗМ 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 те-пловозоремонтным заводом (ТРЗ) и рядом других предприятий и организаций.

Цель работы — повышение эффективных показателей тракторных дизелей электронным управлением топливоподачи.

Научную новизну основных положений, выносимых на защиту, представляют:

- зависимости для оценки аккумулирующих свойств топливных систем от их конструктивных размеров и параметров;

- зависимости для оценки величины и числа подач топлива для случая работы тракторных дизелей пропуском подач;

- математические модели процессов топливоподачи систем с электронно-управляемыми кольцевым и золотниковым клапанами;

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

- способы дальнейшего повышения топливной экономичности дизелей, снабженных электронно- управляемыми топливоподающими системами.

Практическая ценность работы заключается в предложенных:

- методиках расчета и проектирования основных узлов электронно-управляемых топливоподающих систем и разработки базовых скоростных характеристик и корректирования степени нечувствительности электронного регулятора для случая работы тракторного дизеля пропуском подачи топлива;

- технических решениях для повышения управляемости электронных исполнительных механизмов топливоподающих систем;

- рекомендациях по применению электронно- управляемых топливоподающих систем в тракторных дизелях;

- электронно- управляемых системах топливоподачи с гидрозапорными (патенты РФ № 2201523 и № 2201524) и обычными форсунками (патенты РФ № 2258823 и № 2301903) и устройстве для оценки неравномерности подачи топлива (патент РФ № 2301910).

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, про-веденденными 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 показатёлей автотракторной техники» -Уфа: БГАУ, 2007 г.; «Современные проблемы транспорта» - Ульяновск: УГС-ХА, 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 - 288 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.

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. о

При характерных для них объемах ЛВД (<6 см ), давлениях впрыска о топлива (60. 130 МПа), цикловой подаче топлива (60.120 мм/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 л регулировать цикловую подачу (от 16 до 150 мм /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 1412,5/14 на номинальном режиме работы удельный эффективный расход топлива на 2,48% (на 7,2 г/(кВт-ч)) и уменьшить (за счет повышения стабильности топливоподачи) минимально-устойчивую частоту вращения холостого хода двигателя на 6,6% (63 мин"1).

3. При малых оборотах и нагрузках увеличенная подача топлива впрыскивается 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 и=1800 мин"1) снизить удельный расход топлива на 27% (с 520 до 380 г/(кВт-ч)).

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 может 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 повышается при устранении «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 начала 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.

1. Аллилуев В.А., Ананьин А.Д., Михлин В.М. Техническая эксплуатация машинно-тракторного парка. — М.: Агропромиздат, 1991. 367 с.

2. Астахов И.В., Голубков Л.Н. Влияние на процесс впрыска топлива остаточного разрежения в топливной системе дизеля. «Автомобильная промышленность», 1968. №5. - С. 9-11.

3. Астахов И.В., Трусов В.И., Хачиян А.С., Голубков Л.Н. Подача и рас-пыливание топлива в дизелях. М., Машиностроение, 1971. 359 с.

4. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента: Учеб. Пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1983. -248с.

5. Анализ технического уровня ДВС / Под ред. Давтяна Р.И. Вып.26. -М.: Информцентр - НИИД, 1998. - 115с.

6. Андреева А.Н., Гутерман И.И., Ионас Я.Б. Расчет муфты автоматического изменения угла опережения впрыска топлива у автотракторных дизелей / Расчет и исследование агрегатов и деталей тракторных двигателей // Труды НАТИ, 1970. -Вып.204. С.3-33.

7. А.с. 2046973 С1 (СССР), МКИ F 02 D 17/02. Двигатель внутреннего сгорания с отключаемыми цилиндрами / Прокофьев В.А. и др. Опубл. 27.10.95. -Бюл. №30.

8. А. с. 550485 (СССР), МКИ F 02 D 17/02. Устройство для отключения подачи топлива в цилиндр дизеля / Березний В.В. и др. Опубл. 07.07.86. Бюл. №25.

9. А. с. 319746 (СССР), МКИ F 02 Д 39/00. Устройство для периодического отключения подачи топлива в двигатель / Ромашов В.М., Чертков В.Н.,

10. Потапов А.И. Опубл. 04.03.89. Бюл. № 3.

11. А. с. 1193280 (СССР), МКИ F 02 D 17/02. Система подачи топлива в цилиндры дизеля / Терских И.П. и др. Опубл. 30.01.90. Бюл. № 4.

12. А. с. 987149 (СССР), МКИ F 02 М 59/28. Механизм управления топливным насосом высокого давления / Линник А.В. и др. Опубл. 23.04.91. Бюл. № 15.

13. А. с. 1548497 (СССР), МКИ F 02М 55/00. Система подачи топлива в дизель / Патрахальцев Н.Н. и др. Опубл. 08.09.90. Бюл. № 9.

14. А. с. №1622605 А1 F02M 59/36 Топливная система для двигателя внутреннего сгорания / Баширов P.M., Костарев К.В. — Опубл. 23.01.91. — Бюл.№3.

15. А.с. №1768792 (СССР), МКИ F02 М65/00. Устройство для измерения цикловой подачи топлива / Баширов P.M., Габитов И.И. Опубл. 15.10.1992. -Бюл. №38.

16. Баширов P.M. Основные показатели работы топливных систем автотракторных дизелей. Ульяновск: Ульяновский СХИ., 1978. — 85 с.

17. Баширов P.M. Топливные системы автотракторных и комбайновых дизелей. Уфа.: БашГАУ, 2001. - 155 с.

18. Баширов P.M. Основы теории и расчета автотракторных двигателей. -Уфа: БашГАУ, 2008. 294 с.

19. Баширов P.M. Топливные системы для автотракторных дизелей. -Уфа: Гилем, 2005. 204 с.

20. Баширов P.M. Скоростные характеристики топливоподающих систем тракторных дизелей. Ульяновск: Ульяновский СХИ, 1976. - 92с.

21. Баширов P.M., Баширов Рив М., Галиуллин P.P. и др. Повышение машинно- технологического и энергетического потенциалов сельского хозяйства // Отчет о научно-исследовательской работе. Уфа, 2008. - 46 с.

22. Баширов P.M., Кислов В.Г., Павлов В.А., Попов В.Я. Надежность топливной аппаратуры тракторных и комбайновых двигателей. М.: Машиностроение, 1978. -184 с.

23. Баширов P.M. Топливные системы автотракторных и комбайновых дизелей. Уфа: БашГАУ, 2004. - 232 с.

24. Баширов P.M., Гимадиев P.P. Исследование кольцевого нагнетательного клапана./ Сборник трудов «Совершенствование топливоподающих систем дизелей» Уфа: БСХИ, 1975. - С.56-57.

25. Баширов P.M., Халитов И.И. Исследование кольцевого нагнетательного клапана, обеспечивающего разгрузку линии нагнетания после впрыска./ Научные труды, том XIV часть V Уфа: БСХИ, 1969. - 129 с.

26. Баширов P.M., Галиуллин P.P. Управление топливоподачей в тракторных дизелях. — Уфа: БашГАУ, 2008. 184 с.

27. Баширов P.M., Галиуллин P.P., Хусаинов В.Н. Разработка топливной системы с электронным регулятором // Материалы всероссийской научно-практической конференции. Уфа: БашГАУ, 2007. - С.12-16.

28. Баширов P.M., Галиуллин P.P., Гайсин Э.М. Разработка базовой характеристики регулирования дизеля пропуском подач топлива / Вестник Башкирского государственного аграрного университета. Научный журнал, 2007. -№9. С.23-26.

29. Баширов P.M., Галиуллин P.P. Тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, №2008612426, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 19.05.2008.

30. Бахтиаров Н.И., Белявцев А.В. и др. Топливная аппаратура тракторных и комбайновых двигателей. М.: Колос, 1980. - 160с.

31. Баширов P.M., Галиуллин P.P., Гайсин Э.М. Сравнительные исследования эффективности последовательного отключения цилиндров дизеля Д50 // Отчет о научно-исследовательской работе. Уфа, 2007. 35 с.

32. Баширов P.M., Галиуллин Р.Р.Исследование стабильности работы электронно- управляемой топливоподающей системы / Тракторы и с.х. машины, 2009.- №3. С.27-29.

33. Блаженное Е.И. Трехрежимные регуляторы автомобильных дизелей //

34. Автомобильная промышленность, 1986. № 7. - С.8-9.

35. Работа системы автоматического регулирования дизеля КамАЗ-740 с двухрежимным регулятором / Е.И. Блаженное, Ю.Е. Хрящев, 0.3. Шур и др. // Автомобильная промышленность, 1985. № 3. - С.6-7.

36. Баранов В.Н. Применение микроконтроллеров AVR: схемы, алгоритмы, программы. -М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2004. — 288 с.

37. Валеев Д.Х. и др. Возможности улучшения экономических и экологических свойств дизелей КамАЗ-740 отключением цилиндров и циклов на режимах холостых ходов и малых нагрузок / Двигателестроение, 1991. № 8-9. -С.62-63.

38. Вальдеррама А.Р. Повышение экономических и экологических качеств дизеля методом отключения цилиндров и циклов: дис. канд. техн. наук. -Москва, 1995.- 161 с. ,

39. Взоров Б.А., Молчанов К.К., Трепененков И.И. Снижение расхода топлива сельскохозяйственными тракторами путем оптимизации режимов работы двигателей // Тракторы и сельхозмашины, 1985. № 6. - С.10-14.

40. Воронов А.А. Основы теоршг автоматического регулирования и управления. М.: Высш. школа, 1977. - 519с.

41. ГОСТ 18509-80. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний. -М.: Изд-во стандартов, 1980. 57с.

42. ГОСТ 8670-82 Насосы топливные высокого давления автотракторных дизелей. Правила приемки и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1982. -5с.

43. Гуревич А.Н. и др. Топливная аппаратура тепловозных и судовых двигателей типа Д100 и Д50. М.: «Машиностроение», 1968. - 248 с.

44. Габитов И.И. Обеспечение надежности топливной аппаратуры дизелей сельскохозяйственного назначения в процессе ее эксплуатации. С. -Пб. -Пушкин, 2000.-С. 317.

45. Грехов JI.B., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: Учебник для вузов / 2-е изд. М.: Легион-Автодата, 2005. - 344 с.

46. Грехов Л.В., Ивин В.И. и др. Новые возможности топливной аппаратуры с аккумулированием утечек в надыгольном объеме // Международная научно-техническая конференция «Двигатель-97»: Материалы конференции. М., 1997. - С.102-103.

47. Горбаченко В.К., Курманов В.В., Мазинг М.В. Электронные системы управления подачей топлива в дизелях: Обзорная информация. М.: ЦНИИ-ТЭИавтопром, 1989. - 51 с.

48. Головчук А.Ф. Исследование регуляторов скорости автотракторных и комбайновых дизелей // Двигателестроение, 1984. — № 8. С.27-29.

49. Гоц А.Н., Мацаренко И.П., Мокеева В.Н. Тенденции развития автомобильных и тракторных дизелей за рубежом // Двигателестроение, 1991. —№ 8-9. С.65-67.

50. Гусаков С.В., Патрахальцев Н.Н Выбор программы регулированияугла опережения впрыска, оптимизированной по экономичности и токсичности отработавших газов // Исследование двигателей и машин: Сборник. М.: Изд-во УДНим. Плумумбы, 1980. - С. 18-21.

51. Галиуллин P.P., Шамиданов Э.С. Возможности снижения степени неравномерности вращения коленчатого вала двигателя // Материалы всероссийской научно-практической конференции. Уфа: БашГАУ, 2007. - С.42-44.

52. Галиуллин P.P., Хусаинов В.Н. Топливоподающая система с электронным регулятором для тракторного дизеля / Тракторы и с.х. машины, 2007. №9. - С. 10-12.

53. Галиуллин P.P., Хусаинов В.Н. Топливная система с электронным регулятором // Материалы международной научно-практической конференции. -Уфа: БашГАУ, 2007. С. 68-71.

54. Галиуллин P.P. Электронный регулятор для тракторных дизелей с насосами высокого давления типа НД / Механизация и электрификация с.х., 2007. -№10.-С. 43-44.

55. Галиуллин P.P. Регулирование двигателя отключением цилиндров — как фактор повышения экономичности его работы / Тракторы и с.х. машины, 2007.-№10.-С. 11-13.

56. Галиуллин P.P. Топливный насос высокого давления с электронным управлением для тракторных дизелей / Сельский механизатор, 2007. №9. - С. 44-45.

57. Галиуллин P.P. Электронный регулятор для автотракторных дизелей // Материалы П-й Открытой Всероссийской научно- практической конференции молодых ученых. Часть 2. Ульяновск: Ульяновская ГСХА, 2007. - С.153-156.

58. Галиуллин P.P., Кудряшов П.Г. Электронный регулятор для тракторного дизеля // Материалы научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов: «Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы». Уфа: БашГАУ, 2005. - С.116-118.

59. Галиуллин P.P., Гайсин Э.М. Регулирование режимов работы дизелей пропуском подач топлива / Механизация и Электрификация сельского хозяйства, 2005.-№11. -С.30-31.

60. Галиуллин Р.Р., Гайсин Э.М. Выключение цилиндров как метод повышения экономичности двигателей // Материалы международной научно-практической конференции. - Уфа: БашГАУ, 2007. - С. 39-44.

61. Гайсин Э.М., Галиуллин P.P. Исследование рабочего процесса перепускного устройства дизельного топливного насоса, работающего пропуском подач топлива / Механизация и электрификация с.х., 2008. №01. - С. 23-35.

62. Гайсин Э.М., Галиуллин P.P. Математическая модель перепускного устройства топливного насоса дизеля с регулированием пропуском подач топлива / Механизация и электрификация с.х., 2007. №12. - С.ЗЗ-Зб.

63. Гайсин Э.М., Галиуллин P.P. Разработка математической модели перепускного устройства топливной системы дизеля, работающего пропуском рабочих ходов поршней // Материалы всероссийской научно- практической конференции. Уфа: БашГАУ, 2007. - С.38-41.

64. Горшков Б.И. Элементы радио-электронных устройств. М.: Радио и связь, 1988.- 177с.

65. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей / С.И. Ефимов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др. Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. -М.: Машиностроение, 1985. — 456 с.

66. Двигатели внутреннего сгорания: Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей / А.С. Орлин, Д.Н. Вырубов, В.И. Ивин и др. Под ред. А.С. Орлина. М.: Машиностроение, 1971. - 400 с.

67. Давиденко Ф.Ф., Литвин Ю.М. Аккумулирующий насос Сцинтила // Известия НАТИ, 1935. №3.

68. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы планирования эксперимента. Пер. с англ. М.: Мир, 1981.-520 с.

69. Еникеев Р.Д, Рудой Б.П. Двигатели внутреннего сгорания. Основные термины и русско-английские соответствия: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 2004. - 384 с.

70. Евстрифеев Б.В., Соин Ю.В., Крючков П.А. и др. Опыт эксплуатационной проверки системы отключения части цилиндров на тепловозных дизелях. / Двигателестроение, 1999. №1. - С. 23-25.

71. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы «Atmel». М.: Издательский дом «Додеэка-ХХ1», 2002. - 288 с.

72. Злотник М.И., Иванов Е.И. и др. Трактор Т-130. М.: Высшая школа, 1973.-207 с.

73. Иноземцев Н.В. Курс тепловых двигателей. — М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1954. 479 с.

74. Иващенко Н.А., Вагнер В.А., Грехов JI.B. Дизельные топливные системы с электронным управлением. Барнаул: Изд-во Алт.ГТУ, 2000. - 111 с.

75. Крутов В.Н. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. М.: Машгиз, 1963. - 623 с.

76. Крутов В.И. Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1989. - 416 с.

77. Крутов В.И., Горбачевский В.Е., Кислое В.Г. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. М.: Машиностроение, 1985. - 208 с.

78. Крутов В.И., Марков В.А., Шатров В.И. Управление углом опережения впрыскивания топлива в дизелях транспортного назначения / Вестник МГТУ. Машиностроение, 1994. №2. - С. 34-42.

79. Крутов В.И., Леонов И.В., Шатров В.И. Двухимпульсные системы регулирования комбинированного двигателя // Двигателестроение, 1984. № 1. -С.56-59.

80. Крутов В.И., Леонов И.В., Шатров В.И. Формирование внешней скоростной характеристики дизелей автотракторного и транспортного назначения с помощью корректоров // Двигателестроение, 1989. № 4. — С.27-30.

81. Крутов В.И., Марков В.А. Анализ влияния изменяющегося по программе угла опережения впрыскивания топлива на качество переходного процесса в дизеле // Двигателестроение, 1991. № 10. - С.53-56.

82. Крутов В.И., Марков В.А. Взаимосвязь физических свойств автотракторных топлив и их влияние на величину цикловой подачи дизеля // Двигателестроение, 1987.-№ 11. С.52-58.

83. Крутов В.И., Марков В.А. К вопросу о взаимосвязи плотности и вязкости нефтепродуктов // Двигателестроение, 1989. №11. - С. 52-53.

84. Крутов В.И. Электронные системы регулирования и управления двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1991.- 138 с.

85. Краткий справочник машиностроителя. // Под редакцией Чернавско-го С.А. М.: «Машиностроение», 1966. - 797с.

86. Корректирование цикловой подачи многотопливного дизеля /В.И. Кругов, В.А. Горшков, В.А. Марков и др. // Двигателестроение, 1989. № 8. -С.24-27.

87. Кееневич И.П. Теория и проектирование автоматических систем. -М.: Машиностроение, 1996. 480с.

88. Колупаев В.Я. Конструкции устройств для автоматического изменения угла опережения впрыска топлива в зарубежных быстроходных дизелях: Обзор. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1974. - 28 с.

89. Коффон Дж., Лонг В. Расширение микропроцессорных систем. М.: Машиностроение, 1987. - 318с.

90. Левин Г.И. Системы топливоподачи с электронным управлением впрыска топлива дизельных двигателей: Обзор. М., 1974. — 47с.

91. ИЗ. Левин М.И., Островский Э.С., Леснер Е.Ю. Микропроцессорная система управления углом опережения впрыскивания топлива. Статистика / Двигателестроение, 1988. №6. - С. 16-18.

92. Лиханов В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей. М.: Колос, 1994. - 224 с.

93. Леонов И.В. Степень неравномерности двухимпульсного регулятора комбинированного двигателя / Двигатели внутреннего сгорания: Сборник. -Вып.43. Харьков: Высш. школа, 1986. - С. 108-112.

94. Лилюев М.И. Повышение точности управления топливоподачей дизелей с помощью микропроцессорных средств // Двигателестроение, 1990. — № 8. С.31-34.

95. Лышевский А.С., Мыльнев В.В., Брагинец В.А. Развитие конструкций автоматических муфт и устройств опережения впрыска автотракторных дизелей: Обзор. -М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1975. 50 с.

96. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин (Измерительные преобразователи). Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 320с.

97. Методы классической и современной теории автоматического управления. Том 1. Анализ и статическая динамика систем автоматического управления. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 747с.

98. Методы классической и современной теории автоматического управления. Том 2. Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 736с.

99. Методы классической и современной теории автоматического управления. Том 3. Методы современной теории автоматического управления. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 748с.

100. Микропроцессорная система управления углом опережения впрыскивания топлива. Динамика / М.И. Левин, Н.А. Воронов, Э.С. Островский и др. // Двигателестроение, 1989. — № 11. С.28-30.

101. Марков В.А., Баширов P.M., ГабитовИ.И. Токсичность отработавших газов дизелей. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 376 с.

102. Марков В.А. Повышение экономичности транспортных дизелей путем управления процессом впрыскивания топлива / Вестник МГТУ. Машиностроение, 1994. -№3. С. 58-66.

103. Марков В.А. Определение оптимальных законов управления углом опережения впрыскивания топлива для транспортных дизелей // Изв. вузов. Машиностроение, 1994. № 4-6. - С.65-71.

104. Марков В.А. К статическому расчету регулятора частоты вращения и угла опережения впрыскивания топлива // Изв. вузов. Машиностроение, 1995. -№ 4-6. -С.45-52.

105. Марков В.А. Метод снижения токсичности отработавших газов дизелей транспортного назначения // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1993. -№10.-0.74-83.

106. Марков В.А., Кислов В.Г., Хватов В.А. Характеристики топливоподачи транспортных дизелей. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. - 160 с.

107. Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И.И., Кислов В.Г. Токсичность отработавших газов дизелей. Уфа: Изд-во БашГАУ, 2000. - 144 с.

108. Мельников А.А. Теория автоматического управления техническими объектами автомобилей и тракторов: Учеб. Пособие для студ. Высш. Учеб. заведений / А.А. Мельников. М.: Издательский центр «Академия», 2003.-280 с.

109. Мероприятия по оптимизации выброса выхлопных газов двигателями MTU на железнодорожных дорогах Германии. Emissionsoptimierung an MTU-Motoren der Deutchen Bahn AG / Schmidt R.-M. / ETR: Eisenbahn techn/ Rdsch. 1996.-Bd. 45-№ 1-2.-S.61.

110. Митропольский A.K. Техника статистических вычислений. M.: Наука, 1971.-576 с.

111. Николаев Е.А. Нетрадиционные способы создания давления впрыскадизельного топлива // Повышение экономичности тракторных и комбайновых дизелей: Сборник. Л.: Изд-во ЦНИТА, 1987. - С.162-168.

112. Настенко Н.Н, Борошок Л.А., Гранауэр А.А. Регуляторы тракторных и комбайновых двигателей. М.: «Машиностроение», 1965. — 252 с.

113. Николаенко А.В., Белоусов А.Д., Протасов С.Н. Приведение дымно-сти и токсичности отработавших газов тракторных дизелей к стандартным атмосферным условиям // Двигателестроение, 1989. № 9. - С.40-42.

114. Николаенко А.В. Улучшение топливно-энергетических и экологических показателей автотракторных двигателей. Л.: ЛенСХИ, 1990. — 46с.

115. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1992. - 414с.

116. Неговора А.В. Конструкция и расчет устройства для измерения последовательных цикловых подач топлива // Сборник статей молодых ученых: Совершенствование сельского хозяйства. Уфа: БашГАУ, 1996. — С.65.

117. Оптимизация системы регулирования тракторной моторной установки / С.Р. Зоробян, П.Д. Лупачев, А.В. Кирилюк и др. // Тракторы и сельхозмашины, 1989. № 7. - С. 14-16.

118. Олесов И.Ю. Совершенствование экономических и экологических качеств дизелей использованием метода отключения цилиндров: дисс. канд. техн. наук. Москва, 1993. - 250 с.

119. Пособие по эксплуатации машино- тракторного парка / Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Колос, 1978. - 256 с.

120. Патрахальцев Н.Н. Дизельные системы топливоподачи с регулированием начального давления // Двигателестроение, 1980. — №10. — С.ЗЗ 38.

121. Попов В.Н. Топливная аппаратура судовых дизелей / Вестник Все-союз. Н. -И. инст. ж.д. 1962. - №5.145.'Пинский Ф.И. Электронное управление впрыскиванием топлива в дизелях. Коломна: Изд-во филиала ВЗПИ, 1989. - 146с.

122. Пинский С.Н., Давтян Р.И., Черняк Д.Я. Микропроцессорные системы управления автомобильными двигателями внутреннего сгорания. -М.: Л егион Автодата, 2004. - 136 с.

123. Пустовалов И.И. и др. Техническое нормирование в ремонтных мастерских. М.: Издательство с.-х. литературы, 1962. - 272.

124. Патент № 2201523. Топливная система для двигателя внутреннего сгорания / Баширов P.M., Габитов И.И., Костарев К.В., Неговора А.В., Галиуллин P.P. Опубл. 27.03.2003г. - Бюл. №9.

125. Патент № 2201524. Топливная система для двигателя внутреннего сгорания / Баширов P.M., Габитов И.И., Костарев К.В., Неговора А.В., Галиуллин P.P. Опубл. 27.03.2003г. - Бюл. №9.

126. Патент № 2301903. Топливная система распределительного типа для автотракторных дизелей с регулированием режимов работы отключением подач топлива / Баширов P.M., Галиуллин P.P., Гайсин Э.М. Опубл. 27.06.2007г. -Бюл. №18.

127. Патент № 2301910. Устройство для измерения неравномерности подачи топлива / Баширов P.M., Галиуллин P.P., Инсафуддинов С.З. Опубл. 27.06.2007г.-Бюл. №18.

128. Патент № 2000121939. Р.Ф. F 02 М 63/ 02. Клапан для выключения цилиндров с электрическим приводом. / Раскатов С. Ю., Кокорев Г. Д. Опубл. 20.07.02.-Бюл. № 12.

129. Русинов Р. В. Топливная аппаратура судовых дизелей. Л.: Судостроение, 1971. - 224 с.

130. Смайлис В.И. Современное состояние и новые проблем экологии ди-зелестроения / Дизелестроение, 1991. — №1. С.3-6.

131. Сковородин В.Я., Тишкин Л.В. Справочная книга по надежности сельскохозяйственной техники. Л.: Лениздат, 1985. - 204 с.

132. Системы впрыскивания топлива фирмы Бош для экологически совместимых дизельных двигателей / Роберт Бош Гмбх, Штутгарт, 1994. Производственный отдел №5. - 46с.

133. Сливинская А.Г. Электромагниты и постоянные магниты. — М.: Энергия, 1972. 247с.

134. Система впрыска HEUI дизельных двигателей / Автостроение за рубежом, 1998.-№11.-С. 14-15.

135. Сборник задач по теории автоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания / Крутов В.И. М.: «Машиностроение», 1972. - 209с.

136. Стандарты на состав отработавших газов тракторных и комбайновых дизелей // Двигателестроение, 1996. №1. - С.13.

137. Толшин В.И. Форсированные дизели: переходные режимы, регулирование. -М.: Машиностроение, 1993. 199с.

138. Ульрих В.А. Микроконтроллеры PIC16X7XX. Изд. 2-е, перераб. и доп. СПб: Наука и техника, 2002. - 320с.

139. Фомин Ю.Я. Топливная аппаратура судовых дизелей. М.: Транспорт, 1975. - 216с.

140. Файнлейб Б.Н., Гинзбург A.M., Волков В.И. Оптимизация угла опережения впрыска в дизелях / Двигателестроение, 1981. №2. - С. 16-19.

141. Файнлейб Б.Н. Оценка возможностей дизельной топливной аппаратуры повышать давление впрыскивания топлива // Двигателестроение, 1989. — № 3. С.12-16.

142. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник. Л.: Машиностроение, 1990. - 352 с.1

143. Хачиян А.С., Десятун С.В. Математическая модель расчета и совершенствование аккумуляторной топливной системы с электрогидравлической форсункой // Двигателестроение, 1986. №11. - С.36.

144. Хватов В.Н., Логинов Н.В. Пути снижения дымности отработавших газов автотракторных дизелей /I Двигателестроение, 1991. — №5. С.42-44.

145. Хомич А.З. Топливная эффективность и вспомогательные режимытепловозных дизелей. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Транспорт, 1987. - 271с.

146. Хомич А.З., Рябикин А.Г., Диденко A.M. Сравнительная оценка различных способов выключения цилиндров при работе дизеля на холостом ходу и малых нагрузках. / Двигатели внутреннего сгорания: Респ. Межвед. Научно-техн. Сборник. Харьков, 1979. - С.63- 68.

147. Чиркин А.П. и др. Работа тепловозных двигателей на малых нагрузках. -М.: Транспорт, 1966. 116 с.

148. Чертков Я.Б. Моторные топлива. Новосибирск: Наука, 1987. - 208с.175:Чураков Е.П. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Энерго-атомиздат, 1987.-256с.

149. Шкрабак B.C. Эксплутационно-эргономические свойства мобильных агрегатов с газотурбинным двигателем. Ч. I «Теория». С-П. ГАУ, 1998. - 507с.

150. Шароглазов Б.А., Кавьяров С.И. Развитие устройств, автоматический регулирующих угол опережения подачи топлива // Труды Челябинского политехнического института, 1981. Вып. 268. - С.145-149.

151. Шегалов И.Л. Экологическая роль транспортных двигателей // Дви-гателестроение, 1986. №8. - С.56-60.

152. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. М.: Радио и связь, 1987.-352с.

153. Юлдашев А.К., Хайрутдинов И.Н. Стенды для исследования двигателей при неустановившихся нагрузках. — Казань: Издательство «Фен», 2002. -228 с.

154. Anisits F., Hiemesch О., Dabelstein W. Der Kraftstoffeinfluss auf Ab-gasemissionen von Pkw Wirbelkammermotoren // MTZ. - 1991. - Jg.52. - N 5. -S.242-249.

155. An electronic fuel injection system for diesel engines. Glikin P.E. // SAE

156. Techn/ Pap/ Ser. 1985, №850453, 9p.

157. Caterpillar's PEEK Electronic Controls for truck diesels / Diesel Progress North American, 1985, №8, p.28-30.

158. Caterpillar 3406 PEEK (programmable electronic engine control). Mon-celle M.E., Fortune G. // SAE Techn.Pap.Ser., 1985, №850173, p.1-15.

159. DDEC Detroit Diesel electronic control. Hames R.J., Straub R.D., AmaumR.W. // SAE Techn.Pap.Ser., 1985, №850542, lip.

160. DDA Produces Electronic Truck Engine. Cassidy G.F. / Diesel Progress North American, 1985, №10, p.56-58.

161. Decker R., Schmoellr R., Prescher K. Einfluss der Kraftstoff-hochdruckeinspritzung auf die Verbrennung im Dieselmotor // MTZ. 1990. - Jg.51. - №9. - S.388-394.

162. Electronische Regelund von Einspitzpumpen fur Dieselmotoren, MTZ -1981, 42 №9. s. 323 -324.

163. EDR / Electronische Diesel-Regelung vor Daimler-Benz / Krafthand.-6 September 1986. Heft 17, s.1250-1255.

164. Fast ein Benziner BMW 324td. Degen Werner / KFZ-Betr. und Auto-markt. 1988, -77, №7. - S.66-67.

165. Heavy duty fuel pump for electronically controlled diesel engines / SAE Techn.Pap.Ser., 1987, №870433, p.37-42.

166. Hames K.J., Straub R.D., Amann R.W. Electronics control unit injection governing. Automot. Eng., 1985, 91 № 8, 51-59 pp.

167. High speed, powerful and simple solenoid actuator "Disole " and its dynamic analysis results. Kushida T. // SAE Techn.Pap.Ser., 1985, №850373, p.14.

168. High-pressure injection pumps with electronic control for heavy- duty controlled diesel engines. Schwartz R. / SAE Techn.Pap.Ser., 1985, №850170, p. 13.

169. Isuzu's new 12,0 L microcomputer controlled turbocharged diesel engine. Warabayashi M., Sakate S., Hamanaka K. / SAE Techn.Pap.Ser., 1984, №840510, p.17.

170. Jost В.J. Electro proportional solenoids improve control function. Diesel Gas Turb. Progr. 1974 -№7.

171. Kamimoto Т., Yokota H., Kobayashi H. Effect of High Pressure Injection Soot Formation in a Rapid Compression Machine to Simulate Diesel Flames // SAE Technical Paper Series. 1987. - N 871610. - P.9.

172. Matthces K. Erste Ergebnisse mit elektronisch gesteuerter Dieselein-spritzung Kraftfahrze ugtechnik. 1976, №7, s. 211-213.

173. Morse W. H., Rife J. M., Compression Engine Brake Performence with Turbocharged Diesel Endines. I "SAE Tech.Pap.Ser." 1979, № 790769.- pp.7.

174. Mischke A., Frankle G. Die Verbrennungsentwicklling der neuen Mercedes Benz Nutzfahrzeung - Dieselmotoren OM 442 A und OM 442 LA / ATZ. -1997. - Jg. 89. - №5. - S.275- 283.

175. Maiorana G., Rossi G.S., Ugaglia C. Die Common Rail- Motoren von Fiat / MTZ: Motortechnische Zeitschrift. 1998. - Jg.59. - №9.

176. Needham J.R., Doyle D.M., Nicol A.J. The Low NOx Truck Engine / SAE Technical Paper Series. 1991.-N910731.-P. 1- 10.

177. Nishizawa K., Ishiwata H., Yamaguchi S. A New Concept of Diesel Fuel Injection Timing and Injection Control System // SAE Technical Paper Series. -1987. -N 870434. - P.9.

178. Petrol injection with electronic control. "Engineer" 222, №5775, 1966, p. 492-493.

179. Parker R.F. Future Fuel Injection Requirements for Mobile Equipment Diesel Engines // Diesel and Gas Turbine Progress. 1976. - Vol.42.- N 10.- P.18-19.

180. Resultats d'essais sur moteurs diesels equipes de Г injection electronique. Ingenieurs de Г automobile. 43, 7, 1970.

181. Robert Bosch GmbH. Diesel-Speichereinspritzsystem Common-Rail / Technische Unterrichtung. 1998. - S.l- 49.

182. Rubi V., Frankle G. Neue Mercedes Benz Nutzzfahrzeung - Dieselmotoren zar Erfulling der ab 1992 geltenden verseharften Grenzwerte (EURO 1) // MTZ. - 1991. - Jg.52. - №10. - S.508-516.

183. Rychter T.J., Teodrczyk A. Economy and NO Emission Potential of an SI Variable R/L Engine //SAE Technical Paper Series, 1985. № 850207. - P. 14.

184. Scharmann Volker Untersuchungen der Ausfallursachen und Eins-tellfehler an Dieselanspritzanlagen mit Hilfe statistischer Met-hoden. Friedrich List Dresden, 1986, 33, N1, 175-186.

185. Scheehter M.M., Asik J.R. Direct fuel injection with electromagnetic spill control investigation with EME-4 pump. SAE Techn. Pap. Ser., 1984, № 840308, p. 9.

186. Tsujimura K., Kobayashi S. The Effect of Injection Parameters and Swirl on Diesel Combustion with High Pressure Fuel Injection / SAE Technical Paper Series. 1991.-N 910489.-P. 13.

187. Toyota's new microprocessor-based diesel engine control system for passenger cars. Kawai M., Miyagi H., Nakano J., Kanao Y. // IEEE Transactions in Industrial Electronics, 1985, vol.32, №4, p.289-293.