«Метод улучшения эксплуатационных показателей дизеля тепловозной дизель-генераторной установки» тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат наук Епишин Алексей Юрьевич

• Епишин Алексей Юрьевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Епишин Алексей Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЗНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

1.1. Статические характеристики тепловозных дизелей

1.2. Регуляторы частоты вращения и мощности тепловозных дизель-генераторов

1.3. Основные факторы, влияющие на эксплуатационные показатели тепловозных дизелей

1.4. Цель работы и задачи исследования

ГЛАВА 2. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛОВОЗНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ДИЗЕЛЯ ТЕПЛОВОЗНОЙ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ

УСТАНОВКИ

2.1. Тепловозная характеристика и ее влияние на топливную экономичность тепловозного дизеля

2.2. Оптимизация формы тепловозной характеристики

дизеля тепловозной дизель-генераторной установки

2.3. Расчетные исследования топливной экономичности дизеля

при формировании различных тепловозных характеристик

2.4. Основные результаты и выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ДИЗЕЛЯ ТЕПЛОВОЗНОЙ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ

УСТАНОВКИ

3.1. Математические модели систем автоматического регулирования тепловозных дизелей

3.2. Математическая модель тепловозного дизеля как объекта регулирования по частоте вращения

Стр.

3.3. Результаты математического моделирования переходного процесса

разгона тепловозного дизеля при формировании различных

тепловозных характеристик

3.4. Основные результаты и выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГУЛЯТОРА

ДИЗЕЛЯ ТЕПЛОВОЗНОЙ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ

УСТАНОВКИ

4.1. Структуры регуляторов тепловозных дизелей. Динамические качества систем автоматического регулирования тепловозных дизелей

4.2. Математическая модель системы автоматического регулирования тепловозного дизеля с последовательно включенными

корректирующими звеньями

4.3. Исследование переходных процессов в системе автоматического регулирования тепловозного дизеля с последовательно включенными корректирующими звеньями

4.4. Синтез системы автоматического регулирования тепловозного дизеля с последовательно включенными

корректирующими звеньями

4.5. Основные результаты и выводы по четвертой главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВСХ - внешняя скоростная характеристика;

ДВС - двигатель внутреннего сгорания;

ДГУ - дизель-генераторная установка;

ДЧВ - датчик частоты вращения вала двигателя;

ИМ - исполнительный механизм;

КС - камера сгорания;

ОГ - отработавшие газы;

ОР - объект регулирования;

Д-, И- и П-законы регулирования - дифференциальный, интегральный и пропорциональный законы регулирования;

ПД-, ПИ- и ПИД-законы регулирования - пропорционально-дифференциальный,

пропорционально-интегральный и пропорционально-интегрально-

дифференциальный законы регулирования;

ПК - программный комплекс;

САР - система автоматического регулирования;

САУ - система автоматического управления;

ТНВД - топливный насос высокого давления;

ЭБУ - электронный блок управления;

у(;) - регулируемая величина;

g(t) - задающее воздействие;

ц(;) - регулирующее воздействие;

.(;) - ошибка регулирования;

хст - статическая ошибка регулирования;

;п - продолжительность переходного процесса;

Утах - максимальный заброс параметра в переходном процессе;

а - перерегулирование;

юд и ют - угловая скорость вращения валов дизеля и турбокомпрессора;

рк и рт - давления наддувочного воздуха на выходе из компрессора и ОГ на входе в турбину;

и - моменты инерции валов дизеля с потребителем и турбокомпрессора; ^вп и Квьш - объемы впускного и выпускного трубопроводов; Яв и - газовые постоянные наддувочного воздуха и ОГ; Тв и Тг - температуры наддувочного воздуха и ОГ;

Мд, Мс, Мт, Мк - моменты: крутящий дизеля, сопротивления потребителя, развиваемый турбиной, потребляемый компрессором;

Gд, Gг, Gт - расходы воздуха через двигатель и компрессор, газов через двигатель и турбину соответственно; Ир - положение дозирующей рейки ТНВД; N - настройка потребителя;

N , Ne - индикаторная и эффективная мощность двигателя; п, пта - частота вращения валов двигателя и топливного насоса; Итт, пмтах, пном - минимальная частота вращения, частота вращения максимального крутящего момента, номинальная частота вращения; ge - удельный эффективный расход топлива;

ф, фт - относительные изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя и частоты вращения ротора турбокомпрессора;

р, £ - относительные изменения давления наддувочного воздуха после компрессора и давления ОГ перед турбиной;

к - относительное изменение положения дозирующей рейки ТНВД; ад - относительное изменение настройки потребителя;

ЖП(р), ЖИ(р), Жд(р) - передаточные функции пропорционального, интегрального, дифференциального регулятора;

кП, кИ, кд - коэффициенты пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих ПИД-закона регулирования;

Жд1(р), ^д2(р), ^д3(р) - передаточные функции двигателя по положению дозирующей рейки, давлению наддувочного воздуха, настройке потребителя; кд1, кд2, кд3 - соответствующие коэффициенты усиления объекта регулирования;

Тд, Тт - постоянные времени двигателя без наддува и турбокомпрессора; Жт1(р), Жг2(р), Жт3(р) - передаточные функции турбокомпрессора по давлению ОГ, положению дозирующей рейки, давлению наддувочного воздуха;

соответствующие коэффициенты усиления турбокомпрессора; Жв1(р), Жв2(р) - передаточные функции впускного трубопровода по частоте вращения ротора турбокомпрессора, частоте вращения двигателя; кв1, кв2 - соответствующие коэффициенты усиления впускного трубопровода; Тв, Тг - постоянные времени впускного и выпускного трубопроводов; Жг1(р), Жг2(р), Жг3(р) - передаточные функции выпускного трубопровода по частоте вращения двигателя, давлению наддувочного воздуха, положению дозирующей рейки;

кг1, кг2, кг3 - соответствующие коэффициенты усиления выпускного трубопровода; Жф(р) - передаточная функция корректирующего форсирующего звена; Тф - постоянная времени корректирующего форсирующего звена; а - коэффициент избытка воздуха.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему ««Метод улучшения эксплуатационных показателей дизеля тепловозной дизель-генераторной установки»»

ВВЕДЕНИЕ

Современный этап развития двигателестроения характеризуется не только необходимостью дальнейшего улучшения показателей топливной экономичности двигателей и снижения токсичности их отработавших газов. Возникает потребность оптимизации эксплуатационных режимов, более точного поддержания требуемых параметров двигателя, дальнейшего повышения статических и динамических качеств систем автоматического регулирования и управления двигателей силовых установок различного назначения, в частности тепловозных дизелей. Это обусловлено тем, что формирование оптимизированных статических характеристик дизеля позволяет обеспечить его работу на оптимальных режимах, а улучшение динамических показателей дизелей приводит к сокращению длительности переходных процессов, которые, как правило, отличаются худшими показателями топливной экономичности и токсичности ОГ. Поэтому оптимизация статических режимов и сокращение продолжительности неустановившихся режимов (переходных процессов) позволяет улучшить и указанные эксплуатационные показатели дизелей.

Одним из важнейших параметров двигателей внутреннего сгорания является частота вращения коленчатого вала, характеризующая скоростной режим работы силовых установок различного типа. Наиболее жесткие требования к постоянству частоты вращения вала двигателя предъявляются в электроагрегатах, в частности, в силовых установках тепловозов. Этим обеспечиваются требования нормативных документов (ГОСТ или ТУ) к частоте вырабатываемого дизель-генераторной установкой электрического тока. Поэтому очень важно точно поддерживать скоростной режим работы тепловозного дизеля независимо от внешних нагрузок. Для этой цели двигатели оснащаются системами автоматического регулирования частоты вращения или комплексными системами автоматического управления. Но и наличие таких систем не всегда обеспечивает необходимые статические и динамические показатели дизелей.

В настоящее время наибольшее распространение получили регуляторы частоты вращения, работающие по принципу Ползунова-Уатта (по отклонению регулируемого параметра от его заданного значения) и называемые пропорциональными регуляторами. Но во многих случаях применение традиционных пропорциональных регуляторов (П-регуляторов) не позволяет достичь требуемого качества процесса регулирования. Более того, известные пропорционально-интегральные (ПИ-регуляторы) и пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы (ПИД-регуляторы) не всегда могут обеспечить требуемые показатели качества переходных процессов. Поэтому необходимы новые подходы к созданию систем автоматического регулирования и управления. Одним из таких подходов к созданию САР является включение в их структуру корректирующих звеньев.

Диссертационная работа посвящена проблемам улучшения эксплуатационных показателей дизелей дизель-генераторных установок путем формирования оптимизированной тепловозной характеристики и использования регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями. В диссертации разработана методика формирования тепловозной характеристики, оптимизированной по топливной экономичности тепловозного дизеля. Проведены оптимизационные расчеты формы этой тепловозной характеристики. Разработана математическая модель дизеля Д49 тепловозной дизель-генераторной установки 21-26ДГ как объекта регулирования по частоте вращения коленчатого вала. Проведены расчетные исследования переходных процессов в дизеле с использованием разработанной математической модели. Разработан регулятор частоты вращения коленчатого вала с последовательно включенными корректирующими звеньями для дизеля тепловозной дизель-генераторной установки. Разработана методика синтеза регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями для дизеля тепловозной дизель-генераторной установки. С использованием разработанной методики определены структура и параметры регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями.

Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью улучшения эксплуатационных показателей дизелей тепловозных дизель-генераторных установок. Важным направлением в развитии тепловозной тяги является увеличение массы составов, мощности тепловозов на участках обслуживания, а также снижение эксплуатационного расхода топлива. При эксплуатации тепловозов на железных дорогах России затраты на дизельное топливо составляет около 30 % от общих эксплуатационных расходов. В год на тягу поездов расходуют около 3 млн. тонн дизельного топлива на сумму более 40 млрд. руб. Экономия топлива в локомотивных хозяйствах является одним из приоритетных направлений в развитии компании ОАО « РЖД ».

В последние годы на железнодорожном транспорте активно внедряются микропроцессорные системы автоматического регулирования и управления, позволяющие реализовать необходимые задачи регулирования и управления тепловозными дизелями. Использование этих микропроцессорных систем открывают широкие возможности повышения качества регулирования дизель-генераторов тепловозов, как в установившихся режимах, так и в переходных процессах. В тепловозных дизелях, характеризующихся частыми изменениями скоростных и нагрузочных режимов работы, микропроцессорные системы управления обеспечивают реализацию различных законов регулирования, формирование необходимых статических характеристик, требуемые точность регулирования и динамические качества дизелей тепловозов, повышение их эксплуатационных показателей.

Цель работы: Улучшение топливно-экономических и динамических показателей дизелей тепловозных дизель-генераторных установок путем формирования оптимизированных статических характеристик и использования регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями.

Методы исследований. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных методов исследования. При теоретических исследованиях использованы методы теории рабочего процесса дизелей и теории автоматического регулирования и управления. Уравнения математических моделей решались с использованием современных аналитических и численных мето-

дов. Теоретические исследования построены на результатах испытаний тепловозного дизеля на моторном стенде. Полученные результаты теоретических исследований сопоставлялись с опубликованными данными других авторов.

Объект исследования - дизель типа Д49 (12 ЧН 26/26) дизель-генераторной установки 21-29ДГ Коломенского завода для тепловоза 2ТЭ25К. Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана методика формирования тепловозной характеристики тепловозного дизеля, оптимизированной по топливной экономичности;

- разработана математическая модель дизеля Д49 тепловозной дизель-генераторной установки 21-26ДГ как объекта регулирования по частоте вращения коленчатого вала, основанная на использовании полиномиальных зависимостей для параметров исследуемого дизеля;

- разработан регулятор частоты вращения коленчатого вала с последовательно включенными корректирующими звеньями для дизеля тепловозной дизель-генераторной установки;

- разработана методика синтеза регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями для дизеля тепловозной дизель-генераторной установки.

Достоверность и обоснованность научных положений определяются:

- использованием фундаментальных законов и уравнений теории рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания и теории автоматического регулирования и управления, современных численных и аналитических методов реализации математических моделей;

- совпадением результатов расчетных и экспериментальных исследований и применением при оценке адекватности математических моделей достоверных опытных данных, полученных при испытаниях на развернутом двигателе.

Практическая ценность состоит в том, что:

- разработанная методика формирования тепловозной характеристики позволяет провести оптимизацию формы тепловозной характеристики по топливной экономичности тепловозного дизеля, что обеспечивает минимизацию эксплуатационно-

го расхода топлива дизеля маневрового тепловоза;

- разработанная математическая модель дизеля Д49 тепловозной дизель-генераторной установки 21-26ДГ как объекта регулирования по частоте вращения позволяет провести расчеты переходных процессов в дизеле при формировании оптимизированной по топливной экономичности тепловозной характеристики;

- с использованием разработанной методики синтеза регулятора частоты вращения для дизеля тепловозной дизель-генераторной установки определены параметры регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями;

- разработан регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя с последовательно включенными корректирующими звеньями для дизеля тепловозной дизель-генераторной установки, позволяющий улучшить его динамические качества.

Реализация результатов работы. Работа проводилась в соответствии с планами госбюджетных и хоздоговорных работ кафедры «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также лаборатории «Автоматика» НИИ энергетического машиностроение МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты проведенных исследований внедрены в ООО «ППП «Дизельавтоматика», г. Саратов и в ЗАО «Форант-Сервис» (г. Ногинск).

Основные положения, выносимые на защиту:

- методика формирования тепловозной характеристики, оптимизированной по топливной экономичности тепловозного дизеля, и результаты оптимизации формы этой тепловозной характеристики;

- математическая модель дизеля Д49 тепловозной дизель-генераторной установки 21-26ДГ как объекта регулирования по частоте вращения;

- результаты расчетов переходных процессов в дизеле Д49 тепловозной дизель-генераторной установки 21-26ДГ, выполненных с использованием разработанной математической модели;

- методика синтеза регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями для дизеля тепловозной дизель-генераторной установки;

- структура и параметры разработанного регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями.

Личный вклад соискателя. Основные результаты диссертационной работы, методы и модели, выносимые на защиту, получены автором самостоятельно в ходе теоретических разработок и исследований. Апробация работы:

Основные положения и результаты диссертации обсуждались:

- на заседаниях кафедры «Поршневые двигатели» (Э2) МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2017 г.);

- на международной научно-технической конференции «Двигатель-2017», посвященной 110-летию кафедры «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2017 г.);

- на межотраслевой научно-технической конференции «Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта» в Российской открытой академии транспорта Российского университета транспорта (Москва, 2008 г.);

- на заседании Всероссийской научно-технической конференции (ВНТК) им. проф. В.И. Крутова по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок при кафедре «Теплофизика» (Э6) МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2017 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных статей [47, 48, 50, 52, 62, 93, 140] - все в журналах, включенных в перечень ВАК рецензируемых ведущих научных журналов и изданий. Также по теме диссертации опубликовано 3 материала выступлений на международной и всероссийских научно-технических конференциях [59, 94, 100].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы составляет 134 страницы, включая 108 страниц

основного текста, содержащего 34 рисунка и 7 таблиц. Список литературы содержит 1 76 наименований на 1 6 страницах. Приложение на 9 страницах включает таблицы исходных данных для построения полиномиальных зависимостей параметров исследуемого дизеля типа Д49, алгоритм расчета оптимизированной тепловозной характеристики и документы о внедрении результатов диссертационной работы.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЗНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

1.1. Статические характеристики тепловозных дизелей

Железнодорожный транспорт является крупнейшим потребителем энергоресурсов. Большая часть этих ресурсов потребляется локомотивной тягой [78, 111, 126]. На тягу поездов тепловозами расходуется около 3 млн. тонн топлива в год, что составляет примерно 10% его производства в России. В целом по сети железных дорог России затраты на топливно-энергетические ресурсы составляют примерно 11 % от общеотраслевых эксплуатационных расходов, или около 60 млрд. рублей, из них на тягу поездов расходуется 72 % [18, 55]. В соответствии со «Стратегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года», утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2008 г. № 877р, и распоряжением президента ОАО «РЖД» от 11 февраля 2008 г. № 269р одним из направлений снижения расходов на топливно-энергетические ресурсы принято совершенствование тягово-энергетических характеристик тепловозов. Формирование оптимизированных статических характеристик дизель-генераторных установок тепловозов, улучшение их динамических качеств обеспечивает работу дизелей на оптимальных режимах, и, как следствие, повышение показателей топливной экономичности и снижение выбросов токсичных компонентов ОГ дизелей [21, 30, 104, 133].

При использовании поршневых двигателей внутреннего сгорания в качестве первичного двигателя для железнодорожной тяги, вырабатываемая им механическая энергия передается на электрогенератор тепловоза. Для повышения эффективности использования тепловозных дизелей используется газотурбинный наддув, позволяющий интенсифицировать сгорание топлива [40, 42, 99, 114, 151, 152]. При этом характеристики поршневой части тепловозного дизеля и его системы газотурбинного наддува необходимо согласовывать в широком диапазоне

скоростных и нагрузочных и нагрузочных режимов работы силовой установки тепловоза [64, 67, 114].

Анализ статических характеристик дизелей без наддува и с газотурбинным наддувом показывает, что с точки зрения топливной экономичности преимущество имеют дизели с турбонаддувом. Увеличение нагрузки на такой дизель, как правило, сопровождается повышением эффективности процесса сгорания, ростом индикаторного и эффективного КПД дизеля, увеличением его мощностных показателей. Это подтверждается данными рис. 1.1, на которых приведены характеристики тепловозного дизеля с турбонаддувом [64].

л/Г

О Шх* 1 СО л

Рис. 1.1. Характеристики тепловозного дизеля с турбонаддувом (юд - угловая

скорость вращения коленчатого вала двигателя; N - его индикаторная мощность)

Поле возможных режимов дизеля с турбонаддувом ограничено абсциссой (угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя, изменяющаяся от угловой скорости режима холостого хода ®Хх до максимальной угловой скорости,

равной единице в относительных координатах) и ординатой (индикаторная мощность), изменяющейся по линии ОА (эта характеристика условно показана в виде прямой линии). Линия ВБ соответствует мощности механических потерь в двигателе. Линия ВС соответствует разности ординат ОА в интервале от ®Хх от 1 и ОЕ и представляет собой внешнюю скоростную характеристику (ВСХ). Линия ВС - генераторная характеристика дизеля при работе на тяговую передачу тепловоза (также условно показана в виде прямой линии) [64]. Разность ординат линии ВС и ВС определяет неиспользованную свободную мощность дизеля. В переходном режиме (переходном процессе) часть этой мощности используется для изменения кинетической энергии вращения коленчатого вала и других вращающихся элементов дизеля и потребителя. Значительная разность мощностей по генераторной характеристике ВС и внешней скоростной характеристике ВС обеспечивает хорошие динамические свойства дизеля и тепловоза по скорости изменения силы тяги dFгldt и тяговой мощности dPгldt [64].

Большая часть исследований, посвященных повышению эффективности форсированных турбонаддувом тепловозных дизелей, было направлено на достижение наилучшей топливной экономичности, высокой надежности работы дизелей, тяговой передачи и вспомогательного оборудования, улучшение их динамических качеств [64, 67]. Опыт эксплуатации дизелей с различными скоростными характеристиками показал, что лучшими динамическими качествами обладает тепловозный дизель, который имеет более высокую мощность по скоростной характеристике Nе К ) , где Ые - эффективная мощность. Этот вывод позволил сформулировать требования к профилированию тепловозной характеристики, форма которой в значительной степени влияет как на динамические качества дизеля, так и на топливную экономичность и надежность работы двигателя [64, 67].

Для анализа работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) используются различные скоростные характеристики (рис. 1.2) [19, 39, 156]. Их протекание (форма) предопределяет распределение режимов работы двигателя в условиях эксплуатации и, следовательно, показатели топливной экономичности ДВС, ток-

сичности его ОГ, а также мощностные и динамические показатели двигателя [37, 40, 43, 92, 139]. При оптимизации скоростных характеристик ДВС, в первую очередь, учитываются показатели топливной экономичности двигателя [18, 54, 55, 56, 64, 106].

100

80

60

40

20

0

А В

2 ¿г

1 / ч / / Ъ / .

¿у 4

5 \

птах

Птш 40 60 80 100 п,%

Рис. 1.2. Характеристики двигателей: 1 - генераторная (тепловозная); 2 - внешняя скоростная; 3 - винтовая; 4 - частичная скоростная; 5 - нагрузочная

Работы по повышению топливной экономичности тепловозов путем оптимизации статических характеристик тепловозных дизелей проведены в Харьковском институте инженеров транспорта под руководством А.Э. Симсона и А.З. Хомича [135, 136, 159, 160, 161, 162], во ВНИИЖТ под руководством А.И. Володина и Е.Е.Коссова [17, 18, 19, 63, 64, 67]. В частности, в работе [19] было отмечено существенное влияние режимов работы тепловозного дизеля на его эксплуатационные показатели. Было показано, что совмещение области преимуществен-

ных режимов с областью наибольших КПД дизеля обеспечивает наилучшие экономические показатели тепловозного дизеля в условиях реальной эксплуатации.

При анализе распределения режимов работы тепловозных дизелей в эксплуатации и его влияния на эксплуатационный расход топлива целесообразно учитывать не только установившиеся режимы двигателя, но и долю неустановившихся режимов его работы - переходных процессов. В методиках А.Э. Симсона и А.З. Хомича [136, 161] оценка топливной экономичности дизелей в эксплуатации проводилась с учетом только установившихся режимов работы. Но известны и методики В.Н. Васильева [13], А.П. Кудряша [73, 74], А.З. Хомича [62], которые частично учитывают изменения эффективных показателей работы дизелей в переходных процессах. В этих методиках влияние переходных процессов на расход топлива предлагается учитывать путем введения дополнительных коэффициентов, значения которых находят на основании результатов сравнения расчетных и фактических расходов топлива тепловозами.

Оснащение тепловозных дизелей системами высокого газотурбинного наддува приводит к трансформации рабочего процесса и, следовательно, показателей эффективности работы двигателя [114, 151, 152]. При работе в установившихся

режимах у этих дизелей скоростные характеристики Nе (юд) расположены выше,

чем у двигателей без наддува или с низким газотурбинным наддувом. Как следствие, трансформировались тяговые и динамические свойства тепловозов, показатели надежности и экологической эффективности [64, 67].

Одним из основных направлений исследований дизелей с высоким газотурбинным наддувом является повышение надежности работы двигателей в связи с повышением теплонапряжености их деталей [8]. Значительный вклад в развитие этого направления внесли коллективы заводов-изготовителей тепловозных дизелей, таких как Коломенский завод, Харьковский завод им. В.А. Малышева, Брянский машиностроительный завод и другие. Улучшение конструкции двигателя, совершенствование технологии его изготовления, интенсификация охлаждения позволили повысить надежность работы основных деталей дизеля при достаточно высокой степени форсировки.

Повышение уровня форсирования тепловозных дизелей с высоким наддувом сопровождается ростом температур деталей двигателя и моторного масла. При этом топливная экономичность двигателя напрямую связана с этим температурным уровнем.

Проведены многочисленные исследования, посвященные повышению топливной экономичности высокофорсированных дизелей в условиях эксплуатации путем оптимизации режимов их работы и профилирования тепловозной характеристики [18, 19, 54, 55, 56, 64, 67, 106, 136]. При этом необходимо оптимизировать положение тепловозной характеристики дизеля = (ад) в поле возможных

режимов работы тепловозного дизеля вблизи ограничительной характеристики в диапазоне угловой скорости вращения коленчатого вала от минимальной до номинальной [64, 67].

Возможности изменения статических характеристик комбинированных двигателей исследованы в трудах А.И. Володина [17, 19], Е.Е. Коссова [64, 67], Д.А. Портнова [124] А.Э. Симсона [136, 161], ряда других ученых. Влияет на эксплуатационные показатели тепловозного дизеля и возникающие переходные процессы. При этом переходные процессы в дизелях с газотурбинным наддувом во многом зависят от особенностей работы турбокомпрессора. Максимальная подача топлива в камеру сгорания (КС) двигателя реализуется только при близком к номинальному режиму работы агрегатов наддува. В иных режимах турбокомпрессора подачу топлива необходимо ограничивать [64, 67].

В тепловозных дизелях с турбонаддувом наблюдается резкое увеличение удельных расходов топлива на режимах с малыми нагрузками [106]. Это в значительной степени обусловлено снижением на этих режимах КПД турбокомпрессора, рассчитанного для работы на режимах с полной мощностью. При форсировании тепловозных дизелей с целью повышения агрегатной мощности тепловозов может применяться многоступенчатый наддув, позволяющий наиболее полно утилизировать энергию выпускных газов и обеспечить требуемую подачу воздуха для сгорания необходимого количества топлива. Возможные режимы работы

форсированного четырехтактного дизеля с высоким газотурбинным наддувом показаны на рис. 1.3.

0,2

0.4

0.6

0.8

р.

О 0.2 о)хх 0.4 0,6 <5, 0,8 с5д

Рис. 1.3. Поле возможных режимов тепловозного дизеля с высоким наддувом

На рис. 1.3 линия ЕЕ характеризует зависимость мощности механических потерь двигателя от угловой скорости вращения коленчатого вала, а линия АС является ограничительной характеристикой установившихся режимов с точки зрения допустимых параметрах рабочего процесса. Линия АВ описывает изменение индикаторной мощности дизеля при отсутствии избыточного давления в ресивере (в безнаддувном дизеле). Эта линия является минимальной ограничительной характеристикой переходного процесса. Верхняя граница области возможных неустановившихся режимов достигается в тех случаях, когда до начала переходного процесса параметры дизеля соответствуют характеристике АС [64]. Характеристика N тах(юд) расположена выше характеристики АС на величину А^-, определяющую разность допустимых параметров рабочего процесса дизеля в установившемся и неустановившихся режимах.

Топливная экономичность тепловозной дизель-генераторной установки зависит от формы тепловозной характеристики и значений КПД дизеля в точках этой

характеристики [64, 67]. Известно, что минимум удельного расхода топлива (оптимум топливной экономичности) приходится на режимы с некоторой средней нагрузкой. На режимах с максимальной нагрузкой топливная экономичность, как правило, ухудшается. Поэтому одним из наиболее эффективных методов решения проблемы повышения топливной экономичности тепловозных силовых установках является оптимизация области рабочих режимов двигателя в эксплуатации. В данном случае речь идёт о методе, основанном на оптимизации формы тепловозной характеристики. При реализации этого метода важнейшая роль отводится системам регулирования и управления.

1.2. Регуляторы частоты вращения и мощности тепловозных

дизель-генераторов

Одним из основных направлений совершенствования тепловозных дизелей является повышение уровня их форсирования с повышением давления наддувочного воздуха [6, 10, 45, 57, 114]. Как правило, эти системы турбонаддува оснащаются охладителями надувочного воздуха. Согласование характеристик поршневой части комбинированного двигателя и системы его газотурбинного наддува осуществляется с использованием систем автоматического регулирования и управления [30]. Регуляторы и системы регулирования тепловозных дизель-генераторов весьма разнообразны [3, 4, 14, 20, 38, 103, 105, 127]. Широкое применение получили электронные САР и САУ топливоподачей [2, 67, 116, 156, 173, 176]. Известны различные системы регулирования турбонаддува [30, 114].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Епишин Алексей Юрьевич, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Айзинбуд С.Я., Кельперис П.И. Эксплуатация локомотивов М.: Транспорт, 1990. 261 с.

2. Аникиев И.П., Кирьянов А.Н., Фурман В.В. Электронный регулятор дизеля на тепловозе ЧМЭЗ // Локомотив. 2012. № 1. С. 18-20. № 2. С. 19-21.

3. Архангельский В.С. Автоматика и аппаратура контроля судовых энергетических установок. Л.: Судостроение, 1991. 264 с.

4. Архангельский В.С. Регуляторы частоты вращения судовых дизелей. Л.: Судостроение, 1989. 176 с.

5. Бабел М. Теоретические основы и методология выбора объемов и технологий модернизации тепловозов по критерию стоимости жизненного цикла: Дисс. ... д.т.н: 05.22.07. М.: ОАО «ВНИИЖТ», 2014. 222 с.

6. Балабин Н.В. Перспективы развития тепловозных дизелей нового поколения // Двигатель. 2007. № 4. С. 15-20.

7. Балагин Д.В. Совершенствование технологии контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей: Дисс. ... к.т.н.: 05.22.07. Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2013. 132 с.

8. Балакин В.И. Экспериментальные и теоретические исследования по созданию новых дизелей и агрегатов Л.: ЦНИДИ, 1980. 127 с. С. 47-48.

9. Белостоцкий А.М. Исследование переходных режимов двигателей маневровых тепловозов с использованием ЦВМ: Дисс. ... к.т.н.: 05.22.07. М.: ВНИИЖТ, 1967. 114 с.

10. Бабков Ю.В. Создание тепловоза нового поколения с асинхронным тяговым электроприводом: тепловоз 2ТЭ25А «Витязь». М.: Коломна: ВНИКТИ, 2009. Вып. 91. 233 с.

11. Боковиков А.Н. Использование турбокомпрессора с турбиной изменяемой геометрии для повышения экологических и экономических показателей дизеля: Дисс. ... к.т.н.: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 171 с.

12. Бычков, Д.А. Снижение эксплуатационного расхода топлива тепловозами 2ТЭ116 путем применения микропроцессорной системы управления дизель-генератором: Дисс. ... к.т.н.: 05.22.07. М.: ВНИИЖТ, 2005. 178 с.

13. Васильев В.Н. Эксплуатационная экономичность тепловозных дизелей с учетом переходных процессов // Труды МИИТ. 1978. Вып. 611. С. 27-34.

14. Вилькевич Б.И. Автоматическое управление электрической передачей и электрической схемы тепловозов М.: Транспорт, 1987. 272 с.

15. Виртуальные учебно-исследовательские лаборатории / О.С. Козлов [и др.]. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 36 с.

16. Володин А.И. Локомотивные энергетические установки. М.: ИПК «Жел-дориздат», 2002. 718 с.

17. Володин А.И. Моделирование на ЭВМ работы тепловозных дизелей. М.: Транспорт, 1985. 216 с.

18. Володин А.И., Сергеев С.В., Кирьяков М.Н. Применение микропроцессорных систем управления электропередачей тепловозов для реализации оптимальных режимов работы дизелей // Известия Транссиба. 2012. № 3. С. 18-23.

19. Володин А.И., Фофанов Г.А. Топливная экономичность силовых установок тепловозов. М.: Транспорт, 1979. 126 с.

20. Гаккель Е.Я., Пушкарев И.Ф., Стрекопытов В.В., Сабуров Ф.Ф. Проектирование систем автоматического управления и защиты тепловозов. М.: Транспорт, 1979. 200 с.

21. Гапанович В.А. Энергоэффективность - путь к снижению затрат и к экологической безопасности // Железнодорожный транспорт. 2014. № 8. С. 22-25.

22. Глаголев Н.М., Куриц А.А., Водолажченко В.В. и др. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания и газовые турбины М.: Транспорт, 1973. 336 с.

23. Глаголев Н.М. Рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания. Новый метод расчета. Киев-М.: Машгиз, 1950. 480 с.

24. Глаголев Н.М. Тепловозы. М.: Государственное транспортное железнодорожное изд-во, 1948. 388 с.

25. Горбунов В.В., Патрахальцев Н.Н. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 1998. 216 с.

26. ГОСТ Р 55231-2012. Системы автоматического регулирования частоты вращения (САРЧ) судовых, тепловозных и промышленных двигателей внутреннего сгорания. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2013. 18 с.

27. Гребенюк П.Т., Долганов А.Н., Некрасов О.А. и др. Правила тяговых расчетов для поездной работы М.: Транспорт, 1985. 287 с.

28. Гребенюк П.Т. Долганов А.Н., Скворцова А.И. Тяговые расчеты: Справочник / Под ред. П.Т. Гребенюка. М.: Транспорт, 1987. 272 с.

29. Грехов Л.В., Габитов И.И., Неговора А.В. Конструкция, расчет и технический сервис топливоподающих систем дизелей: Учебное пособие для ВУЗов. М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2013. 292 с.

30. Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: Учебник для ВУЗов. М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2005. 344 с.

31. Грехов Л.В., Кулешов А.С. Математическое моделирование и компьютерная оптимизация топливоподачи и рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 64 с.

32. Грищенко А.В. Информационное обеспечение микропроцессорных систем автоматического регулирования локомотивов // Вестник ПАНИ. 2010. № 28. С. 63-69.

33. Грищенко А.В., Грачев В.В., Ким С.И. и др. Микропроцессорные системы автоматического регулирования электропередачи тепловозов М.: Маршрут, 2004. 172 с.

34. Грищенко А.В. Повышение производительной и топливной экономичности тепловозов средствами микропроцессорной техники: Дисс. ... д.т.н.: 05.22.07. Санкт-Петербург: Петербургский государственный университет путей сообщения, 1995. 360 с.

35. Грунауэр А.А., Долгих И.Д., Тараканов С.И. Выбор ограничительной характеристики по давлению наддува для транспортных дизелей // Двигатели внутреннего сгорания: Межвузовский сборник. Харьков, 1981. Вып. 38. С. 34-57.

36. Гусаков С.В., Бисенбаев С.С., Прияндака А.А. Показатели динамических качеств двигателей внутреннего сгорания // Вестник РУДН. Инженерные исследования. 2004. № 2. С. 20-24.

37. Гусаков С.В., Вальехо Мальдонадо П.Р. Расчет характеристик комбинированного дизеля: Учебное пособие. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 2006. 36 с.

38. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для ВУЗов / С.И. Ефимов [и др]. Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1985. 456 с.

39. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для ВУЗов / Д.Н. Вырубов [и др]. Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1983. 372 с.

40. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для ВУЗов / В.П. Алексеев [и др.]. Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1990. 288 с.

41. Дизели: Справочник / Под ред. В.А. Ваншейдта. Н.Н. Иванченко, Л.К. Коллерова. Л.: Машиностроение, 1977. 470 с.

42. Дизельные двигатели для электроагрегатов и электростанций / Б.Е. Поли-кер [и др.]. Под ред. Б.Е. Поликера. М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2006. 328 с.

43. Динамические и топливно-экономические показатели магистрального автопоезда с полноприводным тягачом, оснащенным комбинированной энергоустановкой / А.В. Козлов [и др.] // Автомобильная промышленность. 2013. № 10. С. 14-16.

44. Дутиков В.К. Электроимпульсное управление характеристикой впрыскивания топлива в дизель: Автореферат дисс. ... к.т.н.: 05.04.02. Коломна: ВЗПИ, 1983. 21 с.

45. Егунов П.М. Пути повышения эффективности тепловозных холодильников // Труды ВНИИЖТ. 1958. №149. С. 60-120.

46. Епанешников Д.А., Хрящев Ю.Е. Дискретная реализация алгоритма ПИД-регулятора частоты вращения дизельного двигателя // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2015. №3. С. 134-142.

47. Епишин А.Ю. К вопросу повышения топливной экономичности дизель-генераторов тепловозов в переходных режимах управления // Естественные и технические науки. 2013. № 1. С. 373-376.

48. Епишин А.Ю. К вопросу экономичности автономного подвижного состава путем совершенствования управления силовыми установками // Естественные и технические науки. 2012. № 6. С. 285-289.

49. Епишин А.Ю. Повышение топливной экономичности тепловозных дизель-генераторов при ухудшении качества переходного процесса // Естественные и технические науки. 2014. № 2. С. 172-174.

50. Епишин А.Ю. Снижение удельного расхода топлива в дизель-генераторах локомотивов при повышении уровня тепловозной характеристики // Естественные и технические науки. 2017. № 2 .С. 109-113.

51. Игин В.Н., Марков В.А., Фурман В.В. Эксплуатационные испытания тепловоза с электронной системой управления топливоподачей // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. № 4. С. 25-37.

52. Исследование системы автоматического регулирования дизель-генераторной установки / А.Ю. Епишин [и др.] // Грузовик. 2018. № 6. С. 10-13.

53. Калугин С.П. Балабин В.Н. Математическое моделирование процессов газообмена двигателя внутреннего сгорания М.: ФГУП ВИМИ , 2007. № 1. С. 2028 с.

54. Кирьяков М.Н. Оптимизация тепловозной характеристики дизеля для микропроцессорных систем управления электропередачей тепловоза // Известия Транссиба. 2012. № 1. С. 12-19.

55. Кирьяков М.Н. Повышение топливной экономичности дизель-генераторных установок тепловозов в эксплуатации: Дисс. ... к.т.н.: 05.22.07. Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2012. 186 с.

56. Кирьяков М.Н. Расчет оптимальной тепловозной характеристики дизеля // Транспорт Урала. 2011. № 2. С. 71-74.

57. Киселев И.Г., Буянов А.Б. Нагнетатели и тепловые двигатели на железнодорожном транспорте М.: Маршрут, 2006. 331 с.

58. Козлов О.С., Скворцов Л.М. Исследование и проектирование автоматических систем с помощью программного комплекса «МВТУ» // Информационные технологии. 2006. № 8. С.10-12.

59. Космодамианский А.С., Комков С.В., Епишин А.Ю. Контроль температуры обмоток тяговых электрических машин на тепловозах с микропроцессорной системой регулирования скорости вращения вала и мощности дизеля // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта. Т.1. М.: РГОТУПС, 2008. С. 107-109.

60. Коссов B.C. Методика выбора рациональных характеристик упруго-диссипативных связей системы «Тяговый привод-экипаж» локомотива // Труды ВНИТИ. 1991. Вып. 73. С. 103-109.

61. Коссов В.С. Снижение нагруженности ходовых частей локомотивов и пути: Дисс. ...д.т.н.: 05.22.07. Коломна: ВНИТИ, 2001. 339 с.

62. Коссов Е.Е., Кузнецова И.А., Епишин А.Ю. К вопросу расчета затрат энергии на привод агрегатов автономного локомотива // Вестник ВНИИЖТ. 2011. № 2. С. 35-38.

63. Коссов Е.Е. Повышение производительности и топливной экономичности тепловозов путем оптимизации режимов работы дизелей: Дисс. .к.т.н.: 05.22.07. М.: МИИТ, 1987. 363 с.

64. Коссов Е.Е., Сухопаров С.И. Оптимизация режимов работы тепловозных дизель-генераторов. М.: Изд-во «Интекст», 1999. 184 с.

65. Коссов Е.Е., Фурман В.В. Совершенствование качества переходного процесса при смене режима работы дизель-генератора тепловоза // Вестник ВНИ-ИЖТ. 2012. № 2. С. 27-30.

66. Коссов Е.Е., Чеботарев М.А. Повышение эффективности эксплуатации тепловозов при применении микропроцессорного управления дизель-генератором // Наука и транспорт. 2007. № 10-11. С. 24-26.

67. Коссов Е.Е., Шапран Е.Н., Фурман В.В. Совершенствование режимов работы силовых энергетических систем тепловозов. Луганск: Изд-во Восточноукра-инского национального университета им. В. Даля, 2006. 280 с.

68. Краснов В.А. Контроль и диагностирование тепловозных дизелей по термогазодинамическим параметрам: Дисс. ... к.т.н.: 05.22.07. Самара: Самарский государственный университет путей сообщения, 2003. 206 с.

69. Крохотин Ю.М. Улучшение экономичности тепловозных дизелей путем совершенствования их топливной аппаратуры: Дисс. ... к.т.н.: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 177 с.

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

71. Крутов В.И. Анализ работы систем автоматического регулирования. М.: Машгиз, 1961. 180 с.

72. Крутов В.И. Двигатель внутреннего сгорания как регулируемый объект. М.: Машиностроение, 1978. 472 с.

73. Кудряш А.П., Заславский Е.Г., Тартаковский Э.Д. Резервы повышения экономичности тепловозов 2ТЭ10Л. М.: Транспорт, 1975. 65 с.

74. Кудряш А.П. Надежность и рабочий процесс транспортного дизеля. Киев: Изд-во «Наукова думка», 1981. 136 с.

75. Кузнецов А.Г. Динамическая модель энергетической установки тепловоза // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2009. № 3. С. 49-56.

76. Кузнецов А.Г., Кулешов А.С., Харитонов С.В. Метод реконструкции исходных данных для составления математических моделей дизелей. Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. № 5. С. 49-54.

77. Кузнецов А.Г. Разработка методов и средств повышения эффективности работы дизелей на динамических режимах: Дисс. ... д.т.н.: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 281 с.

78. Кузьмич В.Д., Руднев В.С., Френкель С.Я. Теория локомотивной тяги М.: Маршрут, 2005. 448 с.

79. Кулешов Р.В. Синтез и исследование связи внутрицилиндровых и экологических характеристик тепловозных дизелей для целей диагностики: Дисс. ... к.т.н.: 05.22.07. Ростов-на-Дону: Ростовский государственный университет путей сообщения, 2001. 187 с.

80. Леонов И.В. Анализ изменений коэффициента избытка воздуха дизеля с турбонаддувом на неустановившихся режимах работы // Двигателестроение. 1981. № 7. С. 10-12.

81. Леонов И.В., Галеев В.Л. Исследование возможности улучшения системы воздухоснабжения дизеля с турбонаддувом // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1980. № 4. С. 79-82.

82. Леонов И.В. Управление машинного агрегата с ДВС по экономической характеристике // Известия вузов. Машиностроение. 2015. №7. С.3-10

83. Литвинович М.Р. Система квазиоптимального управления переходными режимами энергетической установки тепловоза путем раздельного регулирования ее частоты вращения и мощности: Дисс. ... к.т.н.: 05.22.07. Харьков: ХИИТ, 1983. 169 с.

84. Луков Н.М. Автоматические системы управления и регулирования тепловозов: Учебное пособие для ВУЗов. М.: Изд-во МИИТ, 1983. 144 с.

85. Луков Н.М., Космодамианский А.С. Автоматические системы управления локомотивов. М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. 429 с.

86. Луков Н.М. Основы автоматики и автоматизациия тепловозов: Учебник для ВУЗов. М.: Транспорт, 1989. 296 с.

87. Луков Н.М., Стрекопытов В.В., Рудая К.И. Передачи мощности тепловозов: Учебник для ВУЗов / Под ред. Н.М. Лукова. М.: Транспорт, 1987. 279 с.

88. Лю Мен Чжон. Разработка методов оценки топливной экономичности и экологического воздействия тепловозных дизелей на окружающую среду по результатам эксплуатации: Дисс. ... к.т.н.: 05.22.07. Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2005. 165 с.

89. Макаревский А.С. Разработка методов расчета сажеобразования и снижения дымности отработавших газов при набросе нагрузки дизеля: Дисс. ... к.т.н.: 05.04.02. М.: РУДН, 2007. 120 с.

90. Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в МаШСАО: Учебный курс. СПб.: Изд-во «Питер», 2005. 448 с.

91. Макаров И.М., Менский Б.М. Линейные автоматические системы. М.: Машиностроение, 1977. 452 с.

92. Марков В.А., Баширов Р.М., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 376 с.

93. Марков В.А., Епишин А.Ю., Лобода С.С. Метод повышения топливной экономичности дизель-генераторной установки тепловоза в условиях эксплуатации // Известия ВУЗов. Сер. Машиностроение. 2017. № 1. С. 55-62.

94. Марков В.А., Епишин А.Ю., Лобода С.С. Повышение топливной экономичности дизель-генераторной установки тепловоза в условиях эксплуатации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2017. № 4. С. 129-130 (Тезисы доклада на ВНТК в МГТУ им. Н.Э. Баумана).

95. Марков В.А., Поздняков Е.Ф., Шленов М.И. Система автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля // Автомобильная промышленность. 2007. № 10. С. 12-14.

96. Марков В.А., Поздняков Е.Ф., Шленов М.И. Улучшение показателей качества системы автоматического регулирования частоты вращения дизель-генератора // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2007. № 1. С. 29-39.

97. Марков В.А., Фурман В.В., Миронов В.А. Экспериментальные исследования электронной системы управления топливоподачей тепловозного дизеля // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2012. № 1. С. 38-48

98. Математическое моделирование дизель-генератора как объекта регулирования скорости с учетом случайного характера ее девиации, измерения фаз топли-воподачи и дополнительного воздухоснабжения / А.Н. Борисенко [и др.] // Вестник НТУ ХПИ. 2010. № 21. С. 4-11.

99. Машиностроение. Энциклопедия. Том IV. Двигатели внутреннего сгорания / Л.В. Грехов, Н.А. Иващенко, В.А. Марков и др. Под ред. А.А. Александрова, Н.А. Иващенко. М.: Машиностроение, 2013. 784 с.

100. Метод повышения топливной экономичности тепловозного дизеля в условиях эксплуатации / А.Ю. Епишин [и др.] // Материалы научно-технической конференции «Двигатель-2017», посвященной 110-летию кафедры «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана. C. 102-103.

101. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 5-и томах. Том 1: Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления / А.И. Баркин [и др.]. Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 656 с.

102. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 5-и томах. Том 5: Методы современной теории автоматического управления / А.И. Баркин [и др.]. Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 784 с.

103. Миронов К.А., Шипетин Л.И. Автоматические регуляторы: справочные материалы. М.: Машгиз, 1961. 551 с.

104. Мугинштейн Л.А., Молчанов А.И., Попов К.М. Совершенствование системы учета и контроля расхода топлива маневровых тепловозов // Вестник ВНИ-ИЖТ. 2010. № 1. С. 8-18.

105. Настенко Н.Н., Борошок Л.А., Грунауэр А.А. Регуляторы тракторных и комбайновых двигателей: проектирование, расчет и испытание. М.: Машиностроение, 1965. 251 с.

106. Нестрахов А.С., Егунов П.М. Повышение топливной экономичности тепловозов. М.: Транспорт, 1991. 128 с.

107. Никитин Д.А. Обработка данных и техническое диагностирование в системах железнодорожной автоматики и телемеханики на основе кодов с суммированием взвешенных разрядов: Дисс. ... к.т.н: 05.13.06. Санкт-Петербург: Петербургский государственный университет путей сообщения, 2017. 163 с.

108. Никонов Г.В., Пинский Ф.И., Рыжов В.А. Электрогидравлическая система топливоподачи дизеля 8 ЧН 26/26 // Двигателестроение. 1980. № 2. С. 23-25.

109. Носырев Д.Я. Научные основы контроля и диагностирования тепловозных дизелей по параметрам рабочих процессов: Дисс. ... д.т.н: 05.22.07. Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 1999. 374 с.

110. Опарина Е.В. Совершенствование системы управления электроагрегатами тягового электропривода электровозов переменного тока: Дисс. ... к.т.н: 05.22.07. Санкт-Петербург: Петербургский государственный университет путей сообщения, 2017. 174 с.

111. Осипов С.И. Основы электрической и тепловозной тяги. М.: Транспорт, 1985. 408 с.

112. Панченко В.Н. Повышение топливной экономичности тепловозных дизелей за счет совершенствования параметров энергетической установки: Дисс. ... к.т.н: 05.22.07. Самара: Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта, 2002. 175 с.

113. Патрахальцев Н.Н. Неустановившиеся режимы работы двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 2009. 380 с.

114. Патрахальцев Н.Н., Савастенко А.А. Форсирование двигателей внутреннего сгорания наддувом. М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2004. 176 с.

115. Пахомов Э.А. Механическое оборудование тепловозов. М.: Транспорт, 1988. 287 с.

116. Пинский Ф.И., Давтян Р.И., Черняк Б.Я. Микропроцессорные системы управления автомобильными двигателями внутреннего сгорания. М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2001. 136 с.

117. Пинский Ф.И., Кузин В.Е. Электроимпульсный метод управления законом подачи топлива // Двигателестроение. 1984. № 8. С. 21-22.

118. Пинский Ф.И. Оптимизация режимов работы дизелей электронным управлением впрыскивания топлива: Дисс. ... д.т.н.: 05.04.02. Коломна: Коломенский филиал ВЗПИ, 1986. 406 с.

119. Пинский Ф.И., Пинский Т.Ф. Адаптивные системы управления дизелей. М.: МГОУ, 1995. 120 с.

120. Пинский Ф.И. Электронное управление впрыскиванием топлива в дизелях. Коломна: Филиал ВЗПИ, 1989. 146 с.

121. Поздняков Е.Ф. Анализ эффективности использования регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями в дизельном двигателе дизель-генераторной установки: Дисс. ... к.т.н.: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 150 с.

122. Пойда А.А., Хуторянский Н.М., Кононов В.Е. Тепловозы. М.: Транспорт, 1988. 320 с.

123. Полухин Е.Е. Улучшение эксплуатационно-технических показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы регулирования угла опережения впрыскивания топлива: Дисс. ... к.т.н.: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 152 с.

124. Портнов Д.А. Быстроходные турбопоршневые двигатели с воспламенением от сжатия. М.: Машгиз, 1963. 640 с.

125. Пупков К.А., Фалдин Н.В., Егупов Н.Д. Методы синтеза оптимальных систем автоматического управления. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 510 с.

126. Развитие локомотивной тяги / Н.А. Фуфрянский [и др.]. Под ред. Н.А. Фуфрянского. М.: Транспорт, 1982. 303 с.

127. Регуляторы скорости дизель-генераторов / А.Г. Аврунин [и др.]. М.: Машиностроение, 1973. 200 с.

128. Ротач В.Я. Теория автоматического управления. М.: Издательский дом МЭИ, 2008. 396 с.

129. Рудая К.И., Логинова Е.Ю. Тепловозы. Электрическое оборудование и схемы. Устройство и ремонт. М.: Транспорт, 1991. 3034 с.

130. Рыжов В.А., Исянов В.Р. Разработка и создание двигателя нового типо-раз-мерного ряда 12ЛДГ500 (12ЧН 26,5/31) для магистрального тепловоза // Техника железных дорог. 2016. № 1. С. 50-55.

131. Рыжов В.А. Отечественные двигатели нового поколения Д500. Новый оборонный заказ // Стратегии. 2015. № 5. С.40-41.

132. Севрук И.В., Эпштейн А.С. Методика расчета переходных процессов четырехтактного тепловозного дизеля с высоким газотурбинным наддувом // Двигатели внутреннего сгорания. Межвузовский сборник. Харьков, 1970. Вып. 11. С. 78-83.

133. Симак Р.С. Повышение энергоэффективности ОАО «РЖД» в контексте энергетической стратегии России // Вестник ВНИИЖТ. 2014. № 6. С. 21-18.

134. Симсон А.Э., Михайлов И.Д., Сахаревич В.Д., Перелет В.И. Транспортная теплотехника. М.: Транспорт, 1988. 319 с.

135. Симсон А.Э., Синенко Н.П. Испытания тепловозных и судовых дизелей типа Д100. М.:Машгиз, 1960. 264 с.

136. Симсон А.Э., Хомич А.З., Куриц А.А. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания. М.: Транспорт, 1987. 536 с.

137. Синенко Н.П., Гринберг Ф.Г. Исследование и доводка тепловозных дизелей. М.: Машиностроение, 1975. 184 с.

138. Снижение токсичности и повышение эксплуатационной экономичности транспортных энергоустановок / А.А. Грунауэр [и др.]. Под ред. А.А. Грунауэра. Харьков: Вища школа, 1981. 144 с.

139. Современные требования к уровню энергетической эффективности транспортных средств / А.В. Козлов [и др.] // Журнал автомобильных инженеров. 2014. № 1. С. 28-33.

140. Статические характеристики и переходные процессы дизель-генераторной установки тепловоза / А.Ю. Епишин [и др.] // Двигателестроение. 2017. № 3. С. 3-8.

141. Стрекопытов В.В., Грищенко А.В., Кручек В.А. Электрические передачи локомотивов. М.: Маршрут, 2003. 310 с.

142. Сухопаров С.И. Повышение эффективности работы тепловозных дизелей корректированием нагрузки в переходных процессах: Дисс. ... к.т.н: 05.22.07. М.: Московский университет путей сообщения, 2008. 152 с.

143. Тарута М.В. Совершенствование технологии экологического контроля тепловозных дизелей при проведении реостатных испытаний: Дисс. ... к.т.н: 05.22.07. Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2009. 167 с.

144. Тепловозные дизели типа Д49/ Е.А. Никитин [и др.]. Под ред. Е.А. Никитина. М.: Транспорт, 1982. 255 с.

145. Тихомиров М.В. Комплекс алгоритмов для управления и диагностики дизеля: Дисс. ... к.т.н: 05.04.02. Ярославль: Ярославский государственный технический университет, 2015. 179 с.

146. Толшин В.И., Ковалевский Е.С. Переходные процессы в дизель-генераторах. Л.: Машиностроение, 1979. 167 с.

147. Толшин В.И., Сизых В.А. Автоматизация судовых энергетических установок: Учебник для ВУЗов. М.: РКонсульт, 2003. 304 с.

148. Толшин В.И. Устойчивость параллельной работы дизель-генераторов. Л.: Машиностроение, 1970. 200 с.

149. Толшин В.И. Форсированные дизели: переходные режимы, регулирование. М.: Машиностроение, 1993. 198 с.

150. Трифонов В.Л. Улучшение экологических показателей дизелей путем использования микропроцессорной системы управления: Дисс. ... канд. техн. наук: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 152 с.

151. Турбокомпрессоры для наддува дизелей: Справочное пособие / Б.П. Байков [и др.]. Л.: Машиностроение, 1975. 200 с.

152. Турбопоршневые дизель-электрические агрегаты типа Д100 / В.Г. Рас-кин [и др.]. М.: Машиностроение, 1972. 224 с.

153. Фофанов Г.А., Пахомов Э.А., Лосев А.А. Режимы работы тепловозов и пути повышения их топливной экономичности // Вестник ВНИИЖТ. 1983. № 6. С. 21-25.

154. Фурман В.В. Метод расчета ограничительной характеристики топливо-подачи тепловозного дизель-генератора // Грузовик. 2014. № 12. С. 16-18.

155. Фурман В.В. Система топливоподачи с электронным управлением для дизеля // Грузовик. 2014. № 9. С. 10-14.

156. Фурман В.В. Улучшение эксплуатационно-технических характеристик ди-зель-генераторов тепловозов путем создания и совершенствования систем электронного управления: Дисс. ... д.т.н: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 321 с.

157. Хмелев Р.Н. Математическое и программное обеспечение системного подхода к исследованию и расчету поршневых двигателей внутреннего сгорания. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. 229 с.

158. Хмелев Р.Н. Разработка теоретических основ определения параметров поршневых двигателей как единой динамической системы для повышения эффективности их функционирования: Дисс. ... д.т.н.: 05.04.02. Тула: ТулГУ, 2011. 296 с.

159. Хомич А.З. Оценка эксплуатационной топливной эффективности тепловозного дизеля // Двигателестроение. 1979. № 7. С. 47-49.

160. Хомич А.З. Топливная эффективность и вспомогательные режимы тепловозных дизелей. М.: Транспорт, 1987. 271 с.

161. Хомич А.З., Тупицын О.И., Симсон А.Э. Экономия топлива и техническая модернизация тепловозов. М.: Транспорт, 1975. 264 с.

162. Хомич А.З. Эффективность и вспомогательные режимы тепловозных дизелей. М.: Транспорт, 1979. 144 с.

163. Хреба М.С. Повышение технико-экономических показателей работы тепловозов в республике Сирия путем совершенствования технологии обслуживания и характеристик дизель-генаратора: Дисс. ... к.т.н.: 05.22.07. М.: Московский государственный университет путей сообщения, 1994. 77 с.

164. Хрящев Ю.Е., Епанешников Д.А. Оценка применимости различных типов математических моделей для разработки систем управления автомобильных дизелей // Известия ВолгГТУ. 2012. № 4. С.30-33.

165. Хрящев Ю.Е. Обоснование перспективных способов и разработка средств регулирования частоты вращения автомобильных дизелей: Дисс. ... д.т.н.: 05.04.02. Ярославль, Ярославский государственный технический университет, 2000. 372 с.

166. Шатров В.И., Кузнецов А.Г., Марков В.А. Проблемы создания и совершенствования систем автоматического управления дизелей // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1999. № 5-6. С. 76-87.

167. Шленов М.И. Улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы автоматического регулирования частоты вращения. Дисс. ... к.т.н: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 164 с.

168. Шмойлов А.Н. Контроль и диагностирование тепловозного дизеля по параметрам рабочего процесса с использованием метода газового анализа: Дисс. ... к.т.н.: 05.22.07. Самара: Самарский государственный университет путей сообщения, 2011. 123 с.

169. Щербаков В.С., Руппель А.А., Глушец В.А. Основы моделирования систем автоматического регулирования и электротехнических систем в среде Matlab и Simulink: Учебное пособие для ВУЗов. Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. 160 с.

170. Bosch: Системы управления дизельными двигателями: Пер. с немецкого. М.: изд-во «За рулем», 2004. 480 с.

171. Hagena J.R., Filipi Z.C., Assanis D.N. Transient Diesel Emissions: Analysis of Engine Operation During a Tip-In // SAE Technical Paper Series. 2006. № 2006-011151. P. 1-12.

172. Kudryavtsev A.A., Kuznetsov A.G., Kharitonov S.V. et al. Investigation on Electromagnetic Valve of Fuel Injector for Accumulator Fuel Equipment System // International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Vol. 11, P. 7431-7438.

173. Park S., Kim Y., Woo S. et al. Optimization and Calibration Strategy Using Design of Experiment for a Diesel Engine // Applied Thermal Engineering, 2017. Vol. 123. P. 917-928.

174. Rakopoulos C.D., Giakoumis E.G., Hountalas D.T. The Effect of Various Dynamic, Thermodynamic, and Design Parameters on the Performance of a Turbo-charged Diesel Engine Operating Under Transient Load Conditions // SAE Technical Paper Series. 2004. № 2004-01-0926. P. 1-10.

175. Wijetunge R.S., Brace C.J., Hawley J.G. Dynamic Behavior of a High Speed Direct Injection Diesel Engine // SAE Technical Paper Series. 1999. № 1999-01-0829. P. 1-10.

176. Walz L., Wessel W., Berger J. Progress in Electronic Diesel Control // SAE Technical Paper Series. 1984. № 840442. P. 21-30.

Приложение 1

Таблицы исходных данных для построения полиномиальных зависимостей параметров исследуемого дизеля.

Таблица 1. Массив исходных данных для дизеля типа Д49 (12 ЧН 26/26)

№ Юд, с-1 Ые, кВт Мд=Мс, Нм Мк=Мт, Нм кг/с Gг-Gт, кг/с ^топя, кг/с ют, с-1 Рк, МПа рт, МПа

1 36,63 49 1338 2,763 0,58 0,584 0,004 182,12 0,09905 0,10200

2 36,63 163 4450 3,071 0,73 0,740 0,010 254,34 0,10003 0,10100

3 36,63 215 5870 3,386 0,73 0,742 0,012 295,16 0,10101 0,10100

4 36,63 501 13667 11,081 0,75 0,784 0,034 621,72 0,10983 0,10400

5 54,43 0 0 1,775 0,75 0,754 0,004 254,34 0,09905 0,10100

6 54,43 106 1947 1,726 0,81 0,818 0,008 310,86 0,09905 0,10100

7 54,43 270 4960 4,729 0,81 0,826 0,016 417,62 0,10199 0,10200

8 54,43 422 7753 11,659 0,87 0,895 0,025 543,22 0,10591 0,10490

9 54,43 581 10674 16,720 0,94 0,974 0,034 678,24 0,11082 0,10690

10 54,43 966 17748 44,101 1,31 1,373 0,063 1146,10 0,13729 0,11870

11 64,89 0 0 2,903 0,83 0,836 0,006 307,72 0,09905 0,10200

12 64,89 160 2466 5,293 0,85 0,863 0,013 395,64 0,10003 0,10300

13 64,89 373 5748 10,535 0,89 0,914 0,024 518,36 0,10395 0,10490

14 64,89 581 8954 18,956 1,03 1,063 0,033 688,01 0,10983 0,10890

15 64,89 788 12144 29,170 1,22 1,266 0,046 885,93 0,11866 0,11280

16 64,89 1013 15611 45,971 1,43 1,490 0,060 1118,00 0,13435 0,11960

17 64,89 1230 18955 71,208 1,72 1,795 0,075 1379,00 0,15789 0,13040

18 73,27 0 0 4,692 0,96 0,966 0,006 364,43 0,10003 0,10300

19 73,27 209 2852 10,234 0,99 1,007 0,017 471,24 0,10297 0,10490

20 73,27 476 6497 18,331 1,04 1,070 0,030 647,17 0,10983 0,10790

21 73,27 784 10700 35,773 1,31 1,356 0,046 904,78 0,12062 0,11570

22 73,27 1001 13662 71,142 1,53 1,589 0,059 1112,00 0,13435 0,12160

23 73,27 1256 17142 77,618 1,82 1,893 0,073 1370,00 0,15593 0,13440

24 73,27 1623 22151 126,325 2,38 2,473 0,093 1696,00 0,19515 0,15690

25 83,73 0 0 6,280 1,04 1,048 0,008 420,970 0,10003 0,10490

26 83,73 319 3810 15,844 1,12 1,144 0,024 609,50 0,10591 0,10790

27 83,73 738 8814 38,843 1,37 1,414 0,044 885,93 0,12062 0,11770

28 83,73 1056 12612 60,139 1,69 1,751 0,061 1197,00 0,13827 0,12750

29 83,73 1364 16290 92,866 2,09 2,167 0,077 1486,00 0,16475 0,14320

30 83,73 1687 20148 141,843 2,66 2,755 0,095 1769,00 0,20006 0,16670

31 83,73 2027 24209 203,960 3,29 3,401 0,111 2007,00 0,24615 0,19810

32 94,20 0 0 7,356 1,15 1,161 0,011 493,20 0,10003 0,10690

33 94,20 370 3928 23,392 1,29 1,318 0,028 728,85 0,10983 0,11180

34 94,20 790 8386 54,654 1,67 0,718 0,048 1068,00 0,12847 0,12360

35 94,20 1212 12866 95,422 2,23 2,300 0,070 1451,00 0,16083 0,14510

36 94,20 1630 17304 155,062 2,92 3,013 0,093 1797,00 0,20398 0,17550

37 94,20 2158 22909 211,039 3,40 3,520 0,120 2095,00 0,26282 0,20590

38 94,20 2337 24809 241,842 3,72 3,849 0,129 2205,00 0,28537 0,22260

39 104,67 0 0 7,249 1,25 1,263 0,013 578,10 0,10003 0,10790

40 104,67 537 5130 42,129 1,65 1,689 0,039 964,47 0,11964 0,12060

41 104,67 1036 9898 96,144 2,34 2,403 0,063 1398,00 0,15691 0,14420

42 104,67 1496 14293 164,397 3,18 3,266 0,086 1803,00 0,20300 0,18040

43 104,67 2002 19127 216,349 3,60 3,714 0,114 2070,00 0,25497 0,21080

44 104,67 2484 23732 292,893 4,36 4,501 0,141 2335,00 0,31087 0,25500

Таблица 2. Массив исходных данных по турбокомпрессору дизеля типа Д49

№ Юд, с-1 Ые, кВт ют, с-1 Мк=Мт, Нм кг/с Рк, МПа Тк, К Тг, К * Птк Пк Пт

1 36,63 49 182,12 2,763 0,584 0,09905 299 362 1,402 0,168 0,400 0,420

2 36,63 163 254,34 3,071 0,740 0,10003 300 446 1,393 0,656 0,790 0,830

3 36,63 215 295,16 3,386 0,742 0,10101 300 484 1,389 0,907 0,929 0,976

4 36,63 501 621,72 11,081 0,784 0,10983 305 823 1,353 0,866 0,908 0,954

5 54,43 0 254,34 1,775 0,754 0,09905 300 368 1,401 0,310 0,543 0,571

6 54,43 106 310,86 1,726 0,818 0,09905 300 410 1,397 0,300 0,535 0,561

7 54,43 270 417,62 4,729 0,826 0,10199 302 488 1,388 0,712 0,823 0,865

8 54,43 422 543,22 11,659 0,895 0,10591 302 573 1,379 0,781 0,862 0,906

9 54,43 581 678,24 16,720 0,974 0,11082 303 666 1,369 0,804 0,877 0,921

10 54,43 966 1146,10 44,101 1,373 0,13729 302 916 1,343 0,664 0,795 0,835

11 64,89 0 307,72 2,903 0,836 0,09905 302 378 1,400 0,237 0,475 0,499

12 64,89 160 395,64 5,293 0,863 0,10003 303 440 1,393 0,406 0,622 0,653

13 64,89 373 518,36 10,535 0,914 0,10395 304 540 1,383 0,626 0,772 0,811

14 64,89 581 688,01 18,956 1,063 0,10983 304 620 1,374 0,637 0,779 0,818

15 64,89 788 885,93 29,170 1,266 0,11866 308 730 1,363 0,643 0,783 0,822

16 64,89 1013 1118,00 45,971 1,490 0,13435 313 825 1,353 0,661 0,793 0,833

17 64,89 1230 1379,00 71,208 1,795 0,15789 321 908 1,344 0,637 0,779 0,818

18 73,27 0 364,43 4,692 0,966 0,10003 321 408 1,397 0,251 0,489 0,513

19 73,27 209 471,24 10,234 1,007 0,10297 323 496 1,387 0,477 0,674 0,708

20 73,27 476 647,17 18,331 1,070 0,10983 324 616 1,375 0,661 0,793 0,833

21 73,27 784 904,78 35,773 1,356 0,12062 326 721 1,364 0,619 0,768 0,806

22 73,27 1001 1112,00 71,142 1,589 0,13435 327 793 1,356 0,649 0,786 0,825

23 73,27 1256 1370,00 77,618 1,893 0,15593 328 856 1,349 0,614 0,765 0,803

24 73,27 1623 1696,00 126,325 2,473 0,19515 329 886 1,346 0,611 0,763 0,801

25 83,73 0 420,970 6,280 1,048 0,10003 321 423 1,395 0,182 0,416 0,437

26 83,73 319 609,50 15,844 1,144 0,10591 323 542 1,383 0,495 0,687 0,721

27 83,73 738 885,93 38,843 1,414 0,12062 325 683 1,368 0,577 0,741 0,778

28 83,73 1056 1197,00 60,139 1,751 0,13827 326 766 1,359 0,601 0,757 0,794

29 83,73 1364 1486,00 92,866 2,167 0,16475 327 810 1,354 0,608 0,761 0,799

30 83,73 1687 1769,00 141,843 2,755 0,20006 331 833 1,352 0,603 0,758 0,796

31 83,73 2027 2007,00 203,960 3,401 0,24615 341 840 1,351 0,605 0,759 0,797

32 94,20 0 493,20 7,356 1,161 0,10003 322 428 1,395 0,141 0,366 0,385

33 94,20 370 728,85 23,392 1,318 0,10983 324 553 1,381 0,524 0,706 0,742

34 94,20 790 1068,00 54,654 0,718 0,12847 325 678 1,368 0,592 0,751 0,788

35 94,20 1212 1451,00 95,422 2,300 0,16083 326 740 1,362 0,609 0,762 0,800

36 94,20 1630 1797,00 155,062 3,013 0,20398 332 770 1,358 0,610 0,762 0,800

37 94,20 2158 2095,00 211,039 3,520 0,26282 343 808 1,354 0,645 0,784 0,823

38 94,20 2337 2205,00 241,842 3,849 0,28537 346 816 1,354 0,639 0,780 0,819

39 104,67 0 578,10 7,249 1,263 0,10003 323 450 1,392 0,111 0,325 0,341

40 104,67 537 964,47 42,129 1,689 0,11964 325 599 1,377 0,559 0,730 0,766

41 104,67 1036 1398,00 96,144 2,403 0,15691 326 688 1,367 0,628 0,773 0,812

42 104,67 1496 1803,00 164,397 3,266 0,20300 329 723 1,363 0,611 0,763 0,801

43 104,67 2002 2070,00 216,349 3,714 0,25497 344 756 1,360 0,642 0,782 0,821

44 104,67 2484 2335,00 292,893 4,501 0,31087 350 788 1,357 0,624 0,771 0,809

129

Приложение 2

Алгоритм расчета оптимизированной тепловозной характеристики

Предлагаемая методика Первый этап.

Снятие точек с диаграммы характеристик при третьем варьируемом параметре. Так как мощность в данном случае является функцией двух аргументов: частоты вращения и удельного эффективного расхода топлива, а частота вращения по аналогии является функцией эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива, то целесообразно снимать точки с диаграммы при варьировании одного из аргументов. При этом целью является набор параметров для построения регрессионной модели зависимостей расхода топлива от мощности и расхода топлива от частоты вращения

Рис. 1. Характеристика 1Ч(п) при де=1с1ет

Необходимо разбить диаграмму (рис. 1) на некоторую сетку по оси абсцисс (частота вращения, об/мин) и оси ординат (эффективная мощность, кВт), густота которой определяется степенью изменения параметров между границами сетки

Далее определяются точки пересечения линий сетки с характеристиками. В этих точках фиксируются соответствующие параметры . Получаемые данные записываются в векторном виде.

1.1. Разбиение по оси абсцисс - частоте вращения на т линий сетки;

1.2. Варьирование частоты вращения от Д°

1.3. Снятие для каждой частоты вращения п.

Зв± = [5si 8еs ••■ Seq ] = [ v*i ;Vî3 •■• ''"'¡я ] i Где q . число характеристик,

пересекающих данную линию сетки По аналогии

2.1. Разбиение по оси ординат - эффективной мощности на к линий сетки;

2.2. Варьирование частоты вращения от Ni до ¿Vj,

2.3. Снятие 'llL для каждой частоты вращения v'î

Ве/ - [fiel Biz ■■■ Вер ]

, где р - число характеристик,

пересекающих данную линию сетки -V Второй этап.

Построение регрессионных моделей.

По полученным соответствующим столбцам -iL) строятся регрессионные модели [1], описывающие каждую переменную 9в: и5«>,\ как непрерывную функцию от соответствующего аргумента Sei = №ei)v\9*; = Л™»;) в виде линейного уравнения вида У = Qo + «i • X + а. • X2 н-----1- а„ • Хп.

(1)

Порядок регрессионной модели определяется числом базисных функций п. В рассматриваемой задаче для однозначности определения функции необходимо для модели удельного расхода от мощности выбирать порядок п=2 (при дальнейшем дифференцировании мощность останется в первой степени). Порядок модели удельного расхода от частоты вращения принимается любой порядок. В данной задаче было решено принять п=4.

Далее полученные уравнения записываются зависимости удельного расхода топлива от мощности при разной частоте вращения, "i: 9* 1 = Ьи + • N + bis • N2

"2: 9в2 = b2a + b2i • N •+ b22 ■ N2

и т: £т = Ьгпо + Ьт1 * N + Ьт2 ■ N 2

Аналогично записываются зависимости удельного расхода топлива от частоты вращения при разной мощности.

: 9е 1 = Сю + сц -п + с1а -я* + с13 -я* +с14 • и4 Л»2 : = + С21 - Л +- С:а • П 5 + С2з 'П* +Сц- П4

(3)

: 8к = с*» + Ск1 • И + ск2 ■ п3 + ск2 - я» + с*, ■ п*

Третий этап

Необходимым критерием получения оптимального удельного расхода топлива по некоторому параметру является минимизация его производной по этому параметру. В данной работе предлагается оптимизировать расход топлива по мощности и частоте вращения. Для этого необходимо, чтобы сумма производных от расхода по каждому из параметров была минимальна:

5 дд■ £ дд(

дЫ

2>

еу дп

=> шш

1=1 "" ]=г — (4)

Для этого сумма частных производных приравнивается нулю:

? дде1-Еа' +Еп' -О

дп

1=1 ;=1

Из полученных ранее (2),(3) можно выразить

771 772

дд

1 е1

дN

7П

т

1=1

гп

1=1

1=1

! = 1

{ = 1

(5)

к

к

д

7=1 7=1

^.♦»е^.п+Зс^.п***^-««) к к

7=1 7=1 7=1

-7Г- (с,0 + Си • П + С,; ■ П2 + С.3 • Я3 + С,А ■ Я4) =

Приложение 3

Документы о внедрении результатов диссертационной работы

о внедрении результатов диссертационной работы А.Ю. Епишина на тему: «Метод улучшения эксплуатационных показателей

дизеля тепловозной дизель-генераторной установки», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.04.02 - тепловые двигатели.

Научно-техническая комиссия ООО «ППП Дизельавтоматика» в составе главного конструктора А.Н. Кирьянова и главного инженера C.B. Сафронова составили настоящий акт в том, что результаты диссертационной работы А.Ю. Епишина - математическая модель системы автоматического управления тепловозного дизеля и результаты проведенных расчетов переходных процессов внедрены в опытное проектирование и опытное производство с целью совершенствования указанных процессов в тепловозных дизелях.

«УТВЕРЖДАЮ»

""«25» января 2018 г.

АКТ

Главный инженер

Главный конструктор

А.Н. Кирьянов

C.B. Сафронов

«УТВЕРЖДАЮ»

/ II 'я А

■ '. че, Е.Ф. Поздняков

I 1 ® к: ят,;

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы А.Ю. Епишина на тему: «Метод улучшения эксплуатационных показателей дизеля тепловозной дизель-генераторной установки», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.04.02 - тепловые двигатели.

Научно-техническая комиссия ЗАО «Форант-Сервис» в составе главного конструктора А.Н. Сёмкина и главного инженера И.И. Ветренко составили настоящий акт в том, что результаты диссертационной работы А.Ю. Епишина, посвященной улучшению статических и динамических показателей системы автоматического регулирования дизеля, внедрены в опытное проектирование и опытное производство с целью совершенствования конструкции регуляторов частоты вращения дизельных двигателей.

Главный инженер

Главный конструктор