vestnikvniizhtВестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL2223-97312713-2560Joint Stock Company "Railway Research Institute"10.21780/2223-9731-2019-78-4-233-240vestnikvniizht-326Research ArticleДругоеMiscellaneousНовый способ контроля начала подачи и сгорания топлива в тепловозных дизеляхNew method for control of fuel injection initiation and fuel combustion in diesel locomotive enginesКоньковА. Ю.Kon’kovA. Yu.

Коньков Алексей Юрьевич, д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры «Транспорт железных дорог»

Aleksey Yu. Kon’kov, Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of the Railway Transport

akonkov1964@gmail.comКоньковаИ. Д.Kon’kovaI. D.

Конькова Ирина Дмитриевна, старший преподаватель кафедры «Транспорт железных дорог»

Irina D. Kon’kova, Senior Lecturer of the Department of the Railway Transport

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВО ДВГУПС)РоссияFar Eastern State Transport University (FESTU)Russian Federation201925112019784233240Copyright © Коньков А.Ю., Конькова И.Д., 20192019Коньков А.Ю., Конькова И.Д.Kon’kov A.Y., Kon’kova I.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-vniizht.ru/jour/article/view/326

Правильная регулировка топливной аппаратуры дизеля является важным фактором, оказывающим влияние на экономические и экологические показатели двигателя, его надежность. По ряду причин угол опережения подачи топлива в эксплуатации может отклоняться от оптимального, что требует своевременного контроля и регулировки этого параметра. Особенно остро эта проблема стоит для дизелей с индивидуальными насосами высокого давления, в том числе для тепловозных. В статье изложен новый способ косвенного определения угла опережения подачи топлива на основе анализа сигнала первой производной давления  — скорости его изменения. Способ не требует дополнительных измерений таких параметров, как угол поворота коленчатого вала или положение поршня, и поэтому может представлять интерес для разработки простых и надежных средств оперативной диагностики. В работе представлен краткий анализ методов контроля угла опережения подачи топлива, нашедших применение при эксплуатации тепловозов в России, а также результаты теоретического исследования, выполненного с применением методов математического моделирования для тепловозного дизеля 1А-5Д49. По данным расчетного эксперимента предложен безразмерный критерий, определяемый по величине сигнала скорости изменения давления в характерных точках, позволяющий рассчитать угол опережения подачи топлива с использованием простой линейной зависимости. Экспериментальная проверка предлагаемого способа показала хорошее совпадение результатов с известными методами.

Adequate regulation of diesel engine fuel equipment is an important factor affecting the economic and ecological indicators of diesel engine and its reliability. The fuel injection advance angle deviates from the best value during operation for several reasons, requiring timely control and regulation of the parameter. This issue is crucial for diesel engines with individual high-pressure pumps like the diesel locomotive engines. This study presents a new method for indirect determination of the fuel injection advance angle based on analysis of the pressure fi rst-order derivative signal — pressure change rate. This method eliminates the need for additional measurements like the crankshaft rotation angle or piston position, and therefore, exhibits potential for the development of easy and reliable devices for online diagnostics. The study also briefl y analyzes control methods for the fuel injection advance angle used in operating diesel-electric locomotives in Russia. The results of theoretical research performed through mathematical modeling for the locomotive diesel engine 1А-5D49 is also examined. A dimensionless criterion is proposed based on results calculated from the experiment, which is determined by the value of the pressure change rate signal at representative points allowing calculation of the fuel injection advance angle using simple linear dependence. Verifi cation of the proposed method demonstrates good agreement of the results with existing methods.

дизельугол опережения подачи топливадиагностика технического состояниявнутрицилиндровое давлениескорость изменения давленияdieselfuel injection advance angle (FIAA)diagnostic of technical conditionpressure inside the cylinderpressure change rateReferencesХомич А. З. Топливная эффективность и вспомогательные режимы тепловозных дизелей. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1987. 271 с.Khomich A. Z. Toplivnaya effektivnost’ i vspomogatel’nye rezhimy teplovoznykh dizeley [Heat effi ciency and auxiliary modes of the diesel-electric locomotive diesels]. Moscow, Transport, 1987, 271 p.Смирнов В. А., Талызин А. С. Энергосбережение при ремонте и техническом обслуживании локомотивов // Известия Транссиба. 2011. № 4 (8). C. 41–49.Smirnov V. A., Talyzin A. S. Energosberezhenie pri remonte i tekhnicheskom obsluzhivanii lokomotivov [Energy savings by locomotive repair and preventive maintenance]. Izvestiya Transsiba [News of Transsib], 2011, no. 4(8), рр. 41–49.Сиротенко И. В., Гогричиани Г. В. Проблемы повреждаемости силовых и теплонапряженных узлов тепловозных дизелей. Аналитический обзор // Вестник ВНИИЖТ. 2017. Т. 76. № 2. С. 101–109. DOI: 10.21780/2223-9731-2017-76-2-101-109.Sirotenko I. V., Gogrichiani G. V. Problemy povrezhdaemosti silovykh i teplonapryazhennykh uzlov teplovoznykh dizeley. Ana liticheskiy obzor [Damaging problems of power and heat-stressed assemblies of locomotive diesels. Analytical review]. Vestnik VNIIZhT [Vestnik of the Railway Research Institute], 2017, Vol. 76, no. 2, рр. 101–109. DOI: 10.21780/2223-9731-2017-76-2- 101-109.Федотов Г. Б., Левин Г. И. Топливные системы тепловозных дизелей: ремонт, испытания, совершенствование. М.: Транспорт, 1983. 192 с.Fedotov G. B., Levin G. I. Toplivnye sistemy teplovoznykh dizeley: remont, ispytaniya, sovershenstvovanie [Fuel systems of the diesel-electric locomotive diesels. Repair, tests, improvement]. Moscow, Transport, 1983, 192 p.Макушев Ю. П., Волкова Л. Ю. Датчики для исследования и диагностирования процесса подачи топлива в системах питания дизелей // Омский научный вестник. 2016. № 3 (147). С. 28–32.Makushev Yu. P., Volkova L. Yu. Datchiki dlya issledovaniya i diagnostirovaniya protsessa podachi topliva v sistemakh pitaniya dizeley [Sensors for study and diagnosis of fuel supply process in diesel power systems]. Omskiy nauchnyy vestnik [Omsk Scientifi c Bulletin], 2016, no. 3(147), рр. 28–32.Ждановский Н. С., Николаенко А. В., Улитовский Б. А., Аллилуев В. А. Диагностика автотракторных двигателей. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Колос (Ленингр. отд-ние), 1977. 264 с.Zhdanovskiy N. S., Nikolaenko A. V., Ulitovskiy B. A., Alliluev V. A. Diagnostika avtotraktornykh dvigateley [Diagnostics of the motor-transport engones]. Leningrad, Kolos, 1977, 264 p.Коньков А. Ю., Лашко В. А. Диагностирование дизеля на основе идентификации рабочих процессов. Владивосток: Дальнаука, 2014. 364 с.Kon’kov A.Yu., Lashko V. A. Diagnostirovanie dizelya na osnove identifi katsii rabochikh protsessov [Diagnostics of diesel based on identifi cation of the work processes]. Vladivostok, Dalnauka, 2014, 365 p.Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / Д. Н. Вырубов [и др.]. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1983. 375 с.Dvigateli vnutrennego sgoraniya: Teoriya porshnevykh i kombinirovannykh dvigateley [Internal combustion engines: Theory of reciprocating and compound engines] / D. N. Vyrubov [et al.]. Moscow, Machine building, 1983, 375 p.Кавтарадзе Р. З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы: учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» направления подготовки «Энергомашиностроение» [Электронный ресурс]. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 719 с. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/02000010266 (дата обращения: 16.07.2019 г.).Kavtaradze R. Z. Teoriya porshnevykh dvigateley. Spetsial’nye glavy [Theory of reciprocating engines. Special chapters]. M.: Izd-vo MGTU im. N. E. Baumana [Moscow: Publishing house of Bauman Moscow State Technical University], 2008, 720 p.Соловьев А. В. Системы мониторинга судовых дизелей в эксплуатации // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. 2018. № 1. С. 87–92. DOI: 10.24143/2073-1574-2018-1-87-92.Solov’yev A. V. Sistemy monitoringa sudovykh dizeley v ekspluatatsii [Systems of monitoring marine diesel engines in operation]. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Morskaya tekhnika i tekhnologiya [Bulletin of Astrakhan State Technical University], 2018, no. 1, рр. 87–92. DOI: 10.24143/2073-1574-2018-1-87-92.Балабин В. Н., Какоткин В. З., Лобанов И. И. Экс прессдиагностика тепловозных дизелей // Мир транспорта. 2012. Т. 10. № 3 (41). С. 38–43.Balabin V. N., Kakotkin V. Z., Lobanov I. I. Ekspress-diagnostika teplovoznykh dizeley [Promising express troubleshooting of locomotive diesel engines]. Mir transporta [World of transport and transportation], 2012, Vol. 10, no. 3(41), рр. 38–43.Васин П. А. Для диагностики тепловоза — комплекс «Магистраль» // Локомотив. 2001. № 7. С. 27–31.Vasin P. A. Dlya diagnostiki teplovoza-kompleks “Magistral” [Complex “Magistral” for diesel-electric locomotive diagnostics]. Lokomotiv [Locomotive], 2001, no. 7, рр. 27–31.Bueno A. V., Velásquez J.A., Milanez L.F. A new engine indicating measurement procedure for combustion heat release analysis // Applied Thermal Engineering. 2009. Vol. 29. № 8–9. Р. 1657–1675.Bueno A. V., Velásquez J. A., Milanez L. F. A new engine indicating measurement procedure for combustion heat release analysis. Applied Thermal Engineering, 2009, Vol. 29, no. 8–9, рр. 1657–1675.Bueno A.V., Velásquez J. A., Milanez L. F. Internal combustion engine indicating measurements. In: Applied Measurement Systems. Prof. Zahurul Haq (Ed.), 2012. Available from: https://pdfs. semanticscholar.org/1e41/2925077f37d272ab5a3228e50abf36aad10a.pdf (дата обращения 21.05.2019 г.).Bueno A. V., Velásquez J. A., Milanez L. F. Internal combustion engine indicating measurements. In: Applied Measurement Systems. Prof. Zahurul Haq (Ed.), 2012. Available from: https://pdfs. semanticscholar.org/1e41/2925077f37d272ab5a3228e50abf36aad 10a.pdf (retrieved on 21.05.2019).Коньков А. Ю., Лашко В. А. Средства и метод диагностирования дизелей по индикаторной диаграмме рабочего процесса. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2007. 147 с.Kon’kov A. Yu., Lashko V. A. Sredstva i metod diagnosti rovaniya dizeley po indikatornoy diagramme rabochego protsessa [Means and methods of diesel diagnostics by the indicator diagram of the work process]. Khabarovsk: Izd-vo DVGUPS [Khabarovsk: publishing house of Far Eastern State Transport University], 2007, 147 p.Конькова И. Д., Давыдов Ю. А., Коньков А. Ю. Математическая модель моторного цикла дизеля и ее программная реализация в среде Simulink Matlab // Вестник транспорта Поволжья. 2018. № 5 (71). С. 73–81.Kon’kova I. D., Davydov Yu. A., Kon’kov A. Yu. Matematicheskaya model’ motornogo tsikla dizelya i ee programmnaya realizatsiya v srede Simulink Matlab [Mathematical model of the diesel motor cycle and its program implementation in SimulinkMatlab environment]. Vestnik transporta Povolzh’ya [Bulletin of transport of the Volga region], 2018, no. 5(71), рр. 73–81.Программа ДИЗЕЛЬ-РК: моделирование и оптимизация рабочих процессов ДВС / А.С. Кулешов [и др.] // ДВИГАТЕЛЬ-2010: Материалы международной конференции, посвященной 180-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 16 октября 2010 г. С. 287–292.Kuleshov A. S., Kozlov A. V., Fadeev Yu. M. Programma DIZEL’’-RK: modelirovanie i optimizatsiya rabochikh protsessov DVS / DVIGATEL’’-2010: Materialy mezhdunarodnoy konferentsii, posvyashchennoy 180-letiyu MGTU im. N.E. Baumana [Program DIESEL-RK: Modeing and optimization of the work processes of ICE / Collection of scientifi c works of the international conference Engine-2010], 16.10.2010, Moscow, рр. 287–292.Лашко В. А., Коньков А. Ю. Получение индикаторной диаграммы при асинхронном измерении сигнала давления // Двигателестроение. 2007. № 4 (230). С. 33–37.Lashko V. A., Kon’kov A. Yu. Poluchenie indikatornoy diagrammy pri asinkhronnom izmerenii signala davleniya [Indicator test based on asynchronous pressure measurement]. Dvigatelestroenie, 2007, no. 4(230), рр. 33–37.Коньков А. Ю., Трунов А. И., Конькова И. Д., Давыдов Ю. А. Диагностирование неплотности цилиндра дизеля по результатам измерения скорости изменения внутрицилиндрового давления // Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2018. № 4 (51). С. 9–16.Kon’kov A. Yu., Trunov A. I., Kon’kova I. D., Davydov Yu. A. Diagnostirovanie neplotnosti tsilindra dizelya po rezul’tatam izmereniya skorosti izmeneniya vnutritsilindrovogo davleniya [Diagnosing the leakage of a diesel engine cylinder according to the results of measuring the in-cylinder pressure rate oi change]. Vestnik Tikhookeanskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Pacifi c national university], 2018, no. 4(51), рр. 9–16.Конькова И. Д., Давыдов Ю. А., Коньков А. Ю. Новый способ диагностирования неплотности цилиндра дизеля с применением пьезоэлектрического датчика давления // Сборник материалов VI Международной науч.-техн. конф. «Локомотивы. Электрический транспорт. XXI век». СПб.: ФГБОУ ВО ПГУПС, 2018. С. 78–84.Kon’kova I. D., Davydov Yu. A., Kon’kov A. Yu. Novyy sposob diagnostirovaniya neplotnosti tsilindra dizelya s primeneniem p’ezoelektricheskogo datchika davleniya / Sbornik materialov VI Mezhdunarodnoy nauch.-tekhn. konf. “Lokomotivy. Elektricheskiy transport. XXI vek” [New method of diagnostics of the diesel cylinder leakiness using piezoelectric pressure sensor / Collection of material of the VI International scientifi c-practical conference Locomotives. Electric transport. XXI century]. SPb., FGBOU VO PGUPS [Saint Petersburg, Petersburg State Transport University], 2018, рр. 78–84.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.