Новый способ контроля начала подачи и сгорания топлива в тепловозных дизелях

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.

дизель, угол опережения подачи топлива, диагностика технического состояния, внутрицилиндровое давление, скорость изменения давления

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

2. Смирнов В. А., Талызин А. С. Энергосбережение при ремонте и техническом обслуживании локомотивов // Известия Транссиба. 2011. № 4 (8). C. 41–49.

3. 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.

4. Федотов Г. Б., Левин Г. И. Топливные системы тепловозных дизелей: ремонт, испытания, совершенствование. М.: Транспорт, 1983. 192 с.

5. 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.

6. 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.

7. Коньков А. Ю., Лашко В. А. Диагностирование дизеля на основе идентификации рабочих процессов. Владивосток: Дальнаука, 2014. 364 с.

8. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей / Д. Н. Вырубов [и др.]. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1983. 375 с.

9. 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.).

10. 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.

11. Балабин В. Н., Какоткин В. З., Лобанов И. И. Экс прессдиагностика тепловозных дизелей // Мир транспорта. 2012. Т. 10. № 3 (41). С. 38–43.

12. Васин П. А. Для диагностики тепловоза — комплекс «Магистраль» // Локомотив. 2001. № 7. С. 27–31.

13. 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.

14. 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.).

15. Коньков А. Ю., Лашко В. А. Средства и метод диагностирования дизелей по индикаторной диаграмме рабочего процесса. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2007. 147 с.

16. 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.

17. 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.

18. Лашко В. А., Коньков А. Ю. Получение индикаторной диаграммы при асинхронном измерении сигнала давления // Двигателестроение. 2007. № 4 (230). С. 33–37.

19. 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.

20. 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.