Улучшение эксплуатационно-технических показателей дизелей путём совершенствования систем управления топливоподачей и регулирования частоты вращения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, кандидат наук Плахов Сергей Валентинович

• Плахов Сергей Валентинович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Плахов Сергей Валентинович

Список основных обозначений

Введение

Глава 1. Направления улучшения эксплуатационно-технических показателей дизельных двигателей

1.1. Требования, предъявляемые к показателям современных

дизельных двигателей

1.2. Направления улучшения показателей дизельных двигателей мобильных

и стационарных энергетических установок

1.3. Испытательные циклы дизельных двигателей

транспортного назначения

1.4. Режимы работы дизельных двигателей

тепловозных дизель-генераторных установок

1.5. Цель работы и задачи исследования

Глава 2. Расчетные исследования системы автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля

2.1. Системы автоматического регулирования

частоты вращения коленчатого вала дизеля

2.2. Математическая модель системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля дизель-генераторной установки

2.3. Результаты моделирования системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля

дизель-генераторной установки

2.4. Выводы по второй главе

Глава 3. Экспериментальные исследования системы автоматического

регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля

3.1. Переходные процессы системы автоматического регулирования

частоты вращения коленчатого вала тепловозного дизеля

3.2. Экспериментальная установка и методика проведения испытаний системы автоматического регулирования частоты

вращения коленчатого вала тепловозного дизеля

3.3. Методика экспериментальной оптимизации значений коэффициентов ПИД- и ПИ-законов регулирования частоты

вращения коленчатого вала тепловозного дизеля

3.4. Выводы по третьей главе

Глава 4. Экспериментальные исследования тепловозного дизеля

с системой электронного управления топливоподачей

4.1. Система электронного управления топливоподачей

типа ЭСУВТ.01 тепловозного дизеля

4.2. Экспериментальные исследования тепловозного дизеля

с системой электронного управления топливоподачей

4.3. Определение оптимизированной характеристики управления

углом опережения впрыскивания топлива

4.4. Экспериментальные исследования показателей токсичности и дымности отработавших газов дизеля с системой

электронного управления топливоподачей

4.5. Выводы по четвертой главе

Основные выводы и заключение

Список литературы

Список основных обозначений

АБ - аккумуляторная батарея;

БП и БУ - блок питания и блок управления;

ДВС - двигатели внутреннего сгорания;

ДЧВ - датчик частоты вращения;

ВМТ - верхняя мертвая точка;

ИУ - исполнительное устройство;

КПД - коэффициент полезного действия;

КС - камера сгорания;

ЛВД - линия высокого давления;

ОГ - отработавшие газы;

ПЗВ, т - период задержки воспламенения;

ПИД-звено - пропорционально-интегрально-дифференциальное звено; п.к.в. - поворот коленчатого вала двигателя;

САУ, САР, САРЧ - система автоматического управления, регулирования,

система автоматического регулирования частоты вращения;

ТА и ТНВД - топливная аппаратура и топливный насос высокого давления;

УОВТ, 0 - угол опережения впрыскивания топлива;

ТЧ - твердые частицы;

ЦПТ - цикловая подача топлива;

ЭРЧВ и ЭСУВТ - электронный регулятор частоты вращения и электронная

система управления впрыскиванием топлива;

КОх, СО, СНх - оксиды азота, монооксид углерода и углеводороды;

Сшх, ССО, ССНх - их объемные концентрации в ОГ (в миллионных объемных

долях - ррт);

Еыох, Есо, Еснх - их массовые выбросы [г/ч];

еж>х, еСО, еСНх - их удельные массовые выбросы [г/(кВт ч)];

К - коэффициент, отражающий долю времени каждого режима испытательного цикла (весовой коэффициент режима);

Кх и N - натуральный показатель ослабления светового потока [м-1] и коэффициент ослабления светового потока (дымность ОГ) [%]; Спл, ^пл - скорость плунжера топливного насоса; dпл, Нпл - диаметр и ход плунжера топливного насоса;

/р - диаметр и число распыливающих отверстий; Ни - ход иглы форсунки;

Нкл и dкл - ход и диаметр электронно-управляемого клапана; От и - часовой и удельный эффективный расходы топлива; Ни - низшая теплотворная способность топлива; &п, &и, К - коэффициенты составляющих ПИД-закона регулирования; dвн и £тр - внутренний диаметр и длина нагнетательного топливопровода; п, птн - частота вращения коленчатого вала двигателя и кулачкового вала топливного насоса;

Мд - эффективная мощность двигателя и крутящий момент; £ц - объемная и массовая цикловая подача топлива; р - комплексная переменная преобразования Лапласа; рц - давление в цилиндре;

ра, рс, Рг - давление начала и конца сжатия, максимальное давление сгорания; рфо - давление начала подъема иглы форсунки;

Ап и То - время переходного процесса, заброс частоты вращения в переходном процессе и период колебаний параметра в переходном процессе; Уагг - часовой расход воздуха; УН - рабочий объем цилиндра двигателя; а - коэффициент избытка воздуха; X - степень повышения давления при сгорании; П , П - эффективный и индикаторный КПД двигателя; ф и юд - угол поворота и угловая скорость вращения вала двигателя.

Введение

Наиболее актуальной проблемой современного двигателестроения является обеспечение наилучших показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Среди ДВС различного назначения целесообразно выделить дизельные двигатели, устанавливаемые на тепловозы. Тепловозные дизели вырабатывают около 16 % всей энергии, вырабатываемой двигателями внутреннего сгорания, эксплуатируемыми в России. Они потребляют более 12 млн. тонн дизельного топлива в год и выбрасывают в атмосферу около 2 млн. тонн вредных компонентов ОГ. При этом на долю ОАО «РЖД» приходится более 6 % потребляемого страной дизельного топлива, которое расходуют, в первую очередь, тепловозы. Одним из эффективных направлений улучшения показателей топливной экономичности и токсичности ОГ тепловозных дизелей является оптимизация их эксплуатационных режимов - перевод этих двигателей на режимы с наилучшими эксплуатационными показателями и сокращение доли переходных режимов работы. Эти задачи решаются с использованием современных систем автоматического управления и регулирования. Поэтому эффективная работа тепловозных дизелей возможна лишь при их оснащении современными системами автоматического управления и регулирования (САУ и САР). Совершенствование указанных систем позволяет удовлетворить все возрастающие требования к мощностным и динамическим показателям тепловозных дизелей, их топливной экономичности и экологическим характеристикам - выбросам вредных веществ с ОГ. При этом важнейшей системой регулирования является система регулирования частоты вращения коленчатого вала, обеспечивающая поддержание требуемого скоростного режима работы тепловозного дизеля, достижение требуемых показателей качества процесса регулирования (сокращение продолжительности переходных процессов, уменьшение забросов регулируемого параметра в переходном процессе, обеспечение требуемой статической точности поддержания по-

стоянства регулируемого параметра), формирование необходимых скоростных характеристик (в тепловозном дизеле - формирование тепловозной характеристики), реализацию ряда дополнительных функций.

Другой важнейшей системой тепловозных дизелей является система топ-ливоподачи, обеспечивающая требуемый характер протекания процессов впрыскивания и распыливания топлива, а также последующих процессов смесеобразования и сгорания. Качество протекания указанных процессов во многом предопределяет показатели топливной экономичности и токсичности отработавших газов дизеля. Для обеспечения наибольшей эффективности рабочего процесса дизеля необходимо организовать формирование оптимизированных характеристик цикловой подачи топлива, закона подачи топлива и его фаз (в частности, характеристик угла опережения впрыскивания топлива). При этом наибольшими функциональными возможностями обладают системы электронного управления топливоподачей, построенные на базе современной микропроцессорной техники.

Диссертационная работа посвящена проблемам улучшения показателей топливной экономичности и токсичности ОГ тепловозного дизеля путем создания и совершенствования систем электронного управления топливоподачей и регулирования частоты вращения коленчатого вала. В диссертации разработана математическая модель системы автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля, включающая линейные математические модели элементов САР и нелинейную зависимость подачи топлива от положения дозирующего органа топливного насоса высокого давления (ТНВД). Проведены расчетные исследования с использованием разработанной модели с целью определения целесообразных структуры и параметров системы автоматического регулирования частоты вращения вала дизеля. Проведены экспериментальные исследования САР частоты вращения коленчатого вала дизеля типа Д50 с целью уточнения ее структуры и параметров. Разработана методика оптимизации значений коэффициентов пропорциональной и интегральной составляю-

щих ПИ-закона регулирования. Проведены экспериментальные исследования тепловозного дизеля с системой электронного управления топливоподачей. Определены оптимизированные по топливной экономичности характеристики управления углом опережения впрыскивания топлива для системы электронного управления топливоподачей типа ЭСУВТ.01 тепловозного дизеля типа Д50.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Улучшение эксплуатационно-технических показателей дизелей путём совершенствования систем управления топливоподачей и регулирования частоты вращения»

Актуальность проблемы.

Наиболее актуальной проблемой современного двигателестроения является обеспечение наилучших показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Среди ДВС различного назначения следует выделить дизельные двигатели, устанавливаемые на тепловозы. Тепловозные дизели вырабатывают около 16 % всей энергии, вырабатываемой двигателями внутреннего сгорания, эксплуатируемыми в России. Они потребляют более 12 млн. тонн дизельного топлива в год и выбрасывают в атмосферу около 2 млн. тонн вредных компонентов ОГ. В связи с этим Стратегия развития ОАО «РЖД» до 2030 года предусматривает реализацию мероприятий по повышению энергоэффективности и экологической безопасности грузовых и пассажирских перевозок, модернизацию уже эксплуатируемых тепловозов и создания новых тепловозов с усовершенствованными энергетическими установками.

Показатели топливной экономичности и токсичности ОГ в значительной степени зависят от режимов работы транспортных энергоустановок, от реализуемых характеристик топливоподачи, качества процессов топливоподачи, рас-пыливания топлива и смесеобразования. Применение электронного управления указанными процессами в тепловозных дизелях позволяет не только на порядок повысить точность реализации заданных характеристик, но и обеспечить их корректирование в соответствии с режимом работы дизеля. Точное поддержание скоростного режима работы энергоустановки и сокращение продолжительности переходных процессов также способствует улучшению эксплуатационно -технических показателей дизелей.

В диссертации рассмотрена проблема совершенствования систем топливо-подачи и регулирования частоты вращения вала тепловозного дизеля с целью улучшения его эксплуатационно-технических показателей, включая показатели топливной экономичности, токсичности отработавших газов, показателей качества регулирования частоты вращения вала двигателя. Результаты таких исследований могут быть использованы при создании отечественных электронных систем управления топливоподачей и регулирования частоты вращения коленчатого вала тепловозных дизелей, обеспечивающих перспективные требования к токсичности ОГ и показателям топливной экономичности этих двигателей при достижении требуемых статических и динамических показателей этих систем управления и регулирования.

Цель работы: улучшение показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов тепловозного дизеля, а также статических и динамических показателей регулирования, путем создания и совершенствования систем электронного управления топливоподачей и регулирования частоты вращения коленчатого вала.

Объекты исследования: транспортная энергоустановка с двигателем внутреннего сгорания и дизель-генераторная установка тепловоза с дизельным двигателем.

Предмет исследования: взаимосвязь реализуемых в дизеле законов регулирования частоты вращения и угла опережения впрыскивания топлива с технико-экономическими показателями тепловозной силовой установки.

Методы исследований. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных методов исследования. При теоретических исследованиях использованы методы теории автоматического регулирования и управления. Уравнения математических моделей решались с использованием современных аналитических и численных методов. Результаты теоретических исследований сопоставлялись с результатами испытаний тепловозного

дизеля на моторном стенде, а также с опубликованными экспериментальными данными других авторов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана математическая модель САР частоты вращения дизеля, которая включает линейные математические модели элементов САР, позволяет учитывать нелинейную характеристику топливоподачи - зависимость цикловой подачи топлива от положения дозирующего органа топливного насоса высокого давления, а также учитывает возможность варьирования скоростью изменения задания частоты вращения вала дизеля;

- разработана методика оптимизации значений коэффициентов пропорциональной и интегральной составляющих ПИ-закона регулирования, заключающаяся в экспериментальном исследовании САР частоты вращения и формировании критерия оптимальности переходного процесса в виде произведения продолжительности переходного процесса и заброса частоты вращения в переходном процессе;

- на основании проведенных экспериментальных исследований дизеля типа Д50 определена оптимизированная по топливной экономичности характеристика управления углом опережения впрыскивания топлива, реализуемая системой электронного управления топливоподачей типа ЭСУВТ.01 тепловозного дизеля.

Достоверность и обоснованность научных положений определяются:

- использованием фундаментальных законов, а также уравнений 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 в стендовых условиях.

Практическая ценность состоит в том, что:

- использование разработанной математической модели САР частоты вращения вала дизеля позволяет с достаточной для практики точностью решать задачи проектирования таких САР для отечественных дизелей;

- разработанная методика оптимизации значений коэффициентов пропорциональной и интегральной составляющих ПИ-закона регулирования может быть использована для уточнения алгоритмов регулирования частоты вращения вала тепловозного дизеля;

- полученная оптимизированная по топливной экономичности характеристика управления углом опережения впрыскивания топлива реализуется системой электронного управления типа ЭСУВТ.01 тепловозного дизеля;

- разработана при участии автора диссертации система электронного управления топливоподачей типа ЭСУВТ.01 с импульсным управлением электрогидравлическим клапаном, позволяющая значительно снизить расход топлива и уменьшить выбросы токсичных компонентов с ОГ, установлена и эксплуатируется на ряде отечественных маневровых тепловозов.

Реализация результатов работы. Разработаны опытные системы электронного управления топливоподачей типа ЭСУВТ для ряда тепловозных дизелей. Системы электронного управления топливоподачей типа ЭСУВТ.01 и ЭСУВТ.02 серийно установлены на тепловозы ТЭМ2, ТЭМ18ДМ и ЧМЭ3. Опытные образцы системы управления топливоподачей типа ЭСУВТ.03 установлены на установочную серию тепловозов 2ТЭ116. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты работы внедрены в опытное проектирование и опытное производство ЗАО «Форант-Сервис» (г. Ногинск).

Основные положения, выносимые на защиту:

- математическая модель САР частоты вращения дизеля, включающая линейные математические модели элементов САР и позволющая учитывать не-

линейную зависимость цикловой подачи топлива от положения дозирующего органа ТНВД;

- методика оптимизации значений коэффициентов пропорциональной и интегральной составляющих ПИ-закона регулирования;

- результаты экспериментальных исследований САР частоты вращения коленчатого вала дизеля и экспериментальных исследований тепловозного дизеля с системой электронного управления топливоподачей;

- оптимизированная по топливной экономичности характеристика управления углом опережения впрыскивания топлива, реализуемая системой электронного управления топливоподачей типа ЭСУВТ.01 тепловозного дизеля.

Личный вклад соискателя. Основные результаты диссертационной работы, методы и модели, выносимые на защиту, получены автором самостоятельно в ходе теоретических разработок и экспериментальных исследований. Автором разработаны алгоритмы управления и регулирования различными тепловозными дизель-генераторными установками, а также весь комплекс программного обеспечения, примененные во всей линейке систем электронного управления топливоподачей типа ЭСУВТ, в частности, типа ЭСУВТ.01.

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертации обсуждались:

- на заседании кафедры «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2020 г.);

- на международной научно-технической конференции «Двигатель-2018», посвященной 150-летию факультета «Энергомашиностроение» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2018 г.);

- на заседаниях Всероссийской научно-технической конференции (ВНТК) им. проф. В.И. Крутова по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок при кафедре «Теплофизика» (Э-6) МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2018-2020 гг.);

- на Международной конференции «International Scientific Conference on Energy, Environmental and Construction Engineering» EECE-2019. (Санкт-Петербург, 2019).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей (все опубликованы в журналах, включенных в перечень ВАК рецензируемых ведущих научных журналов и изданий) [26, 27, 28, 50, 53, 70, 71, 93], и 6 материалов конференций [25, 51, 54, 55, 72, 111].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов по диссертационной работе, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы составляет 120 страниц, включая 107 страниц основного текста, содержащего 43 рисунка, 11 таблиц. Список литературы включает 122 наименования на 13 страницах. Приложение на 1 странице содержит документ о внедрении результатов работы.

Глава 1. Направления улучшения эксплуатационно-технических показателей дизельных двигателей

1.1. Требования, предъявляемые к показателям современных

дизельных двигателей

На современном этапе развития двигателестроения основными потребительскими качествами двигателей внутреннего сгорания, в частности - тепловозных дизелей, остаются их топливная экономичность и токсичность отработавших газов (ОГ) [15, 23, 30, 66]. Снижение расхода топлива дизельными двигателями в условиях их реальной эксплуатации является первоочередным направлением улучшения эксплуатационно-технических показателей дизелей различного назначения. Это обусловлено продолжающимся истощением мировых запасов нефти, высокие ценами на моторные топлива, необходимостью повышения энергоэффективности силовых установок с дизельными двигателями [20, 52, 59]. Решение этой проблемы актуально и для железнодорожного транспорта, который потребляет более 6 % потребляемого страной дизельного топлива [56, 73, 94].

Другим важнейшим показателем дизелей являются их экологические показатели, в первую очередь - выбросы токсичных компонентов с ОГ. Ужесточение требований нормативных документов, ограничивающих вредное воздействие двигателей внутреннего сгорания на окружающую среду, заставляет производителей двигателей искать пути решения проблемы снижения токсичности их ОГ [37, 44, 57]. В настоящее время двигатели внутреннего сгорания не только являются одним из основных источников энергии, но и играют ведущую роль в загрязнении окружающей среды. Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания представляют собой смесь различных веществ: газов, паров, жидкостей и дисперсных частиц. Всего в их состав входит до 280 компонентов,

наибольшую долю которых составляют атмосферный азот (Ы2), диоксид углерода (СО2), пары воды и кислород (О2). Суммарный объем этих веществ составляет 90-95 % объема ОГ. Все токсичные компоненты ОГ можно разделить на три основные группы:

- газообразные продукты неполного сгорания топлива - монооксид углерода (СО), углеводороды (СНх), альдегиды (СНх-СНО);

- газообразные продукты окисления химических элементов - оксиды азота (КОх) и серы(БхОу);

- твердые частицы, основным компонентом которых является сажа (С). Следует также отметить необходимость нормирования выбросов с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания диоксида углерода (углекислого газа) СО2. Углекислый газ не оказывает заметного токсического действия на организм человека, он хорошо поглощается растениями с выделением кислорода. Однако, ограничение эмиссии этого токсичного компонента отработавших газов необходимо для снижения парникового эффекта и глобального потепления [10, 44, 52].

При наличии в атмосфере Земли значительного количества углекислого газа, поглощающего солнечные лучи, создается парниковый эффект, приводящий к так называемому «тепловому загрязнению». Вследствие этого явления повышается температура воздуха в нижних слоях атмосферы. Ежегодное увеличение средней температуры атмосферного воздуха составляет 0,04-0,1 °С. Особенно заметно такое потепление в крупных городах и мегаполисах. Результатом парникового эффекта являются различные климатические аномалии: усиление засухи в южных районах, уменьшение площади, занимаемой снежным покровом и ледниками, повышение уровня морей и океанов, учащение природных катастроф, вызванных сильными ветрами и наводнениями. Кроме того, повышение содержания в атмосфере углекислого газа способствует образованию «озоновых» дыр. При снижении концентрации озона в атмосфере земли повышается

отрицательное воздействие жесткого ультрафиолетового излучения на организм человека.

В соответствии с действующими в США и странах Евросоюза стандартами на токсичность отработавших газов дизелей нормируемыми токсичными компонентами ОГ являются оксиды азота, монооксид углерода, несгоревшие углеводороды и твердые частицы [10, 44, 52]. В Таблице 1 и на Рис.1.1 представлена динамика изменение норм предельно допустимых выбросов вредных веществ с ОГ дизелей грузовых и легковых автомобилей в странах Европейского союза и РФ [10, 44, 122]. По этим данным можно отметить, что за 10 лет требования к выбросам оксидов азота NОx ужесточились почти в 3 раза, а по выбросам сажи и частиц - более чем в 4 раза. Жесткие требования к дымности и токсичности ОГ двигателей внутреннего сгорания действуют и применительно к тепловозным дизелям [6, 7, 9].

Таблица 1.

Требования европейских стандартов к токсичности отработавших газов быстроходных дизелей транспортных средств большой грузоподъемности

(общей массой более 3,5 тонн)

Нормативные документы Нормы выбросов вредных веществ, г/(кВтч)

Оксиды азота КОх Монооксид углерода СО Углеводороды СНх Твердые частицы

Нормы ЕШО-о 14,4 11,2 2,4 —

Нормы ЕШО-1 8,0 4,5 1,1 0,36

Нормы ЕШО-2 7,0 4,0 1,1 0,15

Нормы ЕШО-3 5,0 2,1 0,66 0,10

Нормы ЕШО-4 3,5 1,5 0,46 0,02

Нормы ЕШО-5 2,0 1,5 0,46 0,02

Примечание: ограничения по выбросам твердых частиц приведены для двига-

телей мощностью более 85 кВт.

Годы Годы

Рис. 1.1. Динамика изменения предельно допустимых выбросов оксидов азота КОх, монооксида углерода СО, несгоревших углеводородов СНх и твердых частиц с отработавшими газами дизелей легковых автомобилей и малотоннажных грузовых автомобилей в странах Европейского союза и РФ

Важным требованием, предъявляемым к дизелям транспортного назначения, является обеспечение требуемых динамических качеств двигателя и силовой установки в целом [5, 10, 76]. Это обусловлено тем, что транспортные дизели работают при регулярных изменениях режимов и условий эксплуатации. Хорошие динамические качества дизеля позволяют в этих условиях сократить время переходных процессов и, тем самым, повысить маневренность транспортного средства. Кроме того, сокращение времени неустановившихся режимов (переходных процессов) способствует улучшению интегральных показателей топливной экономичности и токсичности ОГ дизелей в условиях их реальной эксплуатации.

В этих условиях достижение современных показателей дизелей невозможно без дальнейшего совершенствования их САУ и САР. Одной из основных систем дизелей является САР частоты вращения коленчатого вала, которая обеспечивает поддержание заданного скоростного режима работы двигателя и осуществляет ряд дополнительных функций [10, 41, 52]. Конструктивные особенности этой системы регулирования и ее параметры предопределяют такие важнейшие показатели дизеля, как максимальные мощность и крутящий момент, динамические и пусковые качества, топливная экономичность и токсичность отработавших газов.

Наиболее значимыми показателями динамических качеств дизеля являются время переходного процесса и заброс частоты вращения в переходном процессе (перерегулирование) [10, 32, 76]. Время (продолжительность) переходного процесса ^ характеризует период изменения частоты вращения вала двигателя при смене одного режима работы на другой. Заброс параметра в переходном процессе оценивается перерегулированием а, определяемым в виде отношения максимального отклонения регулируемой величины к ее установившемуся значению.

В нормативных документах (ГОСТах, ТУ и др.) по общим техническим требованиям, предъявляемым к дизелям различного назначения, показатели динамических качеств обычно не регламентируются. Но существует ГОСТ на САР частоты вращения дизелей (ГОСТ Р 55231-2012), который предусматривает ограничение по времени переходного процесса и перерегулирования в зависимости от класса точности САР (Таблица 2) [8]. Наиболее жесткие требования предъявляются к динамическим качествам САР дизелей дизель-генераторных установок, относящихся к первому классу точности. Характерные переходные процессы этих двигателей — сбросы и набросы нагрузки. При полном сбросе нагрузки (от полной до холостого хода) наибольшее допустимое время переходного процесса составляет = 2 с, при перерегулировании не более а=Д«/«о400 % = 5 % (Рис. 1.2) [8]. Таким образом, требования, предъявляемые

к дизелям и определяемые соответствующими ГОСТами, накладывают на динамические качества дизеля определенные ограничения, что имеет существенное значение при разработке соответствующих САУ и САР.

Таблица 2.

Требования ГОСТ Р 55231-2012 к переходным процессам наброса-сброса нагрузки в системах автоматического регулирования частоты вращения судовых, тепловозных и промышленных двигателей внутреннего сгорания

Показатель Класс точности САР

1 2 3 4

Заброс частоты вращения в переходном процессе (перерегулирование а), %, не более 5,0 7,5 10,0 15,0

Длительность переходного процесса ^, с, не более 2,0 3,0 5,0 10,0

Нестабильность частоты вращения А5 при нагрузке от 25 до 100 %, %, не более 0,6 0,8 1,0 2,0

Нестабильность частоты вращения А5 при нагрузке до 25%, %, не более 0,8 1,0 1,5 3,0

Рис. 1.2. Переходный процесс сброса нагрузки тепловозного дизеля

1.2. Направления улучшения показателей

дизельных двигателей мобильных и стационарных энергетических установок

Современные дизельные двигатели представляют собой комбинированные силовые установки, содержащие в своем составе несколько разнородных элементов и систем. Это поршневая часть двигателя, система газотурбинного наддува, система топливоподачи и др. Характеристики этих элементов согласованы лишь на наиболее представительных режимах - режимах максимальной мощности и максимального крутящего момента. При переходе на режимы с низкой частотой вращения и неполной нагрузкой эта согласованность нарушается, что приводит к ухудшению эксплуатационно-технических показателей дизелей. Нарушается указанная согласованность элементов комбинированного двигателя и на неустановившихся режимах его работы (в переходных процессах). Эффективным средством согласования характеристик элементов и систем комбинированного двигателя является оснащение его современными системами автоматического управления и регулирования (САУ и САР).

Современные дизельные двигатели оснащены целым комплексом различных САУ и САР - системами управления и регулирования топливоподачей, воздухоснабжением, фазами газораспределения, охлаждением, рециркуляцией и нейтрализацией ОГ и др. Причем, при разработке современной комплексной системы управления двигателем необходимо решить ряд научных и практических задач, включающих разработку математических моделей и компьютерных программ для моделирования установившихся и неустановившихся режимов работы двигателя, определение структуры и алгоритмов функционирования отдельных контуров регулирования, разработку технических и программных средств системы управления. При этом необходимо также учесть возможность достижения современных показателей двигателя не только по статическим и

динамическим показателям процесса регулирования частоты вращения, но и по показателям топливной экономичности и токсичности ОГ дизеля.

Традиционной системой регулирования дизелей является система регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателя [10, 32, 76], работающая по принципу Ползунова-Уатта (по отклонению регулируемого параметра - частоты вращения от ее заданного значения, принцип обратной связи) [10, 32, 34]. Изначально эта система осуществляла лишь функцию регулирования частоты вращения вала двигателя при изменениях нагрузочного режима по наиболее простому пропорциональному закону регулирования (П-регулирование), который долгое время оставался основным законом регулирования частоты вращения дизелей. С появлением электрических (электронных) систем управления и регулирования появилась возможность реализации и других подходов к регулированию частоты вращения дизелей, а также создание комплексных систем управления системами и параметрами двигателей внутреннего сгорания.

В ряде работ показано, что в системах регулирования различного назначения успешно реализуется ПИД-закон регулирования [95, 98, 100, 108, 109, 115, 117-120]. При этом интегральная составляющая такого закона регулирования повышает статическую точность регулирования (обнуляет статическую ошибку регулирования), а дифференциальная составляющая повышает быстродействие САР (сокращает продолжительность переходного процесса). Следует отметить, что дифференциальная составляющая ПИД-закона регулирования обычно используется в САР объектов регулирования, отличающихся высокой динамичностью (небольшим временем переходных процессов). В дизельных двигателях с учетом особенностей объекта регулирования может быть реализован как ПИД-, так и ПИ-закон регулирования [35, 36, 84, 85, 88, 102, 105, 107, 117]. При этом реализация ПИД-закона регулирования целесообразна в дизелях, обладающих высокой динамичностью и эксплуатируемых в широком диапазоне изменения скоростных режимов. Это, в первую очередь, быстроходные автомобильные дизели. В дизелях, обладающих большой инерционностью (имеющих дли-

тельные переходные процессы), целесообразно формирование ПИ-закона регулирования. К этой группе относятся тепловозные дизели. В ряде работ показано, что коэффициенты усиления П-, И- и Д-составляющих ПИД-закона регулирования (или ПИ-закона регулирования) необходимо изменять в соответствии с режимом работы дизеля [10, 89, 102, 107, 117]. Одной из целей настоящей работы является оптимизация значений коэффициентов усиления каждой из составляющих ПИД- и ПИ-законов регулирования. Следует также отметить, что реализация ПИД- или ПИ-закона регулирования и изменения коэффициентов усиления каждой составляющей этих законов регулирования упрощаются при установке на дизель современных микропроцессорных САУ и САР [10, 22, 34, 61, 67].

Наиболее простым и эффективным средством воздействия на рабочий процесс дизеля с целью улучшении показателей топливной экономичности и токсичности ОГ является совершенствование процесса топливоподачи [10, 44, 45, 52]. Это объясняется тем, что процессы топливоподачи, распыливания и смесеобразования предопределяют характер протекания последующего процесса сгорания и, как следствие, упомянутые показатели дизеля. Для решения задачи снижения токсичности ОГ дизелей целесообразно обеспечить оптимальное значение коэффициента избытка воздуха а на каждом эксплуатационном режиме. Непременным условием достижения требуемых топливно-экономических и экологических показателей дизелей является повышение давления впрыскивания топлива, позволяющее повысить качество распыливания топлива (или применение других способов улучшения качества распыливания). Необходимо реализовать управление фазами топливоподачи (в частности, углом опережения впрыскивания топлива — УОВТ), а также законом подачи топлива (включая реализацию многоразового впрыскивания) [10, 99, 103, 104, 113, 121]. Каждое из этих мероприятий имеет свои преимущества и недостатки (Рис. 1.3) [44]. Однако возможно нахождение компромиссных решений при совместной реализации этих мероприятий и использовании ряда других техни-

ческих решений (организации рециркуляции ОГ, управлении параметрами системы воздухоснабжения и др.).

Рис. 1.3. Влияние различных технических решений на показатели токсичности ОГ дизеля и его другие параметры: «+» - положительное влияние; «-» - отрицательное влияние

В ряде работ показано, что для достижения требуемых показателей топливной экономичности и токсичности отработавших газов дизелей необходимо обеспечить высокую гибкость и высокое качество управления параметрами топливоподачи во всем диапазоне рабочих режимов дизеля [10, 13, 97]. Среди этих параметров важное место занимает момент начала подачи топлива или угол опережения впрыскивания топлива (УОВТ). Наилучшие показатели дизеля на каждом режиме можно обеспечить путем реализации оптимизированных характеристик угла опережения впрыскивания топлива. При оптимизации значений УОВТ основными факторами являются скоростной и нагрузочный режим работы дизеля.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Плахов Сергей Валентинович, 2021 год

Список литературы

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

2. Баркин А.И., Зайцев А.В., Канушкин С.В. и др. Методы классической и современной теории автоматического управления: учебник в 5-ти томах. Том 5: Методы современной теории автоматического управления // Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 784 с.

3. Бесперстов Э.А. Исследование логических схем с использованием программного комплекса Multisim: Лабораторный практикум. С.-Петербург: Изд-во Балтийского государственного технического университета, 2006. 64 с.

4. Боковиков А.Н. Использование турбокомпрессора с турбиной изменяемой геометрии для повышения экологических и экономических показателей дизеля: дисс. ... канд. тех. наук: 05.04.02 - тепловые двигатели. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 171 с.

5. Гончаров Н.Е., Казанцев В.П. Маневровая работа на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1978. 183 с.

6. ГОСТ Р 51249-99. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения. М.: Изд-во Стандартов, 1999. 42 с.

7. ГОСТ Р 51250-99. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Дым-ность отработавших газов. Нормы и методы определения. М.: Изд-во Стандартов, 1999. 20 с.

8. 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.

9. ГОСТ ISO 8178-4-2013. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 4. Испытательные циклы для двигателей различного применения на установившихся режимах. М.: Стандартин-форм, 2014. 36 с.

10. Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Системы топливоподачи и управления дизелей: Учебник для ВУЗов. М.: Изд-во «Легион-Автодата», 2005. 344 с.

11. 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.

12. Гусаков C.B. Методика многопараметрической оптимизации дизеля по токсичности и топливной экономичности // Вестник РУДН. Инженерные исследования. 2004. № 1. С. 9-11.

13. Гусаков С.В., Патрахальцев Н.Н. Выбор программы регулирования угла опережения впрыска, оптимизированной по топливной экономичности и токсичности отработавших газов // Исследование двигателей и машин: Сборник. М.: Изд-во РУДН, 1980. С. 18-21.

14. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов: Учебник для ВУЗов / В.Н.Луканин [и др.]. Под ред. В.Н. Луканина, М.Г. Шатрова. М.: Высшая школа, 2012. 479 с.

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

16. Девянин С.Н. Улучшение эксплуатационно-технических показателей быстроходного дизеля совершенствованием процессов впрыскивания и распы-ливания топлива: дисс. ... док. тех. наук: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 390 с.

17. Денисенко В.В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации // Современные технологии автоматизации. 2007. № 4. С. 86-97.

18. Денисенко В.В. ПИД-регуляторы: принципы построения и модификации // Современные технологии автоматизации. 2006. № 4. С. 66-74.

19. Денисенко В.В. ПИД-регуляторы: принципы построения и модификации // Современные технологии автоматизации. 2007. № 1. С. 90-98.

20. Дизельные двигатели транспортных и технологических машин: Учебное пособие для ВУЗов / А.И. Хорош [и др.]. М.: Изд-во «Лань», 2012. 705 с.

21. Епишин А.Ю. Метод улучшения эксплуатационных показателей дизеля тепловозной дизель-генераторной установки. дисс. ... канд. тех. наук: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. 134 с.

22. Ерофеев А.А. Теория автоматического управления: Учебник для ВУЗов. С.-Петербург: Изд-во «Политехника», 2002. 302 с.

23. Игин В.Н. Захватов А.В., Игин Ф.В. Резервы повышения энергоэффективности тепловозов // Локомотив. 2013. № 3. С. 2-3.

24. 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.

25. Исследование системы автоматического регулирования дизель-генераторной установки тепловоза / С.В. Плахов [и др.] // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2019. № 1. С. 109-110 (Тезисы доклада на ВНТК в МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2018 г.).

26. Исследование системы автоматического регулирования дизель-генераторной установки. Часть 1 / С.В. Плахов [и др.] // Грузовик. 2018. № 6. С. 30-34.

27. Исследование системы автоматического регулирования дизель-генераторной установки. Часть 2 / С.В. Плахов [и др.] // Грузовик. 2018. № 7. С. 31-37.

28. Исследование системы автоматического регулирования дизель-генераторной установки. Часть 3 / С.В. Плахов [и др.] // Грузовик. 2018. № 8. С. 26-34.

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

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

31. Кривяков C.B. Многопараметровая оптимизация рабочего процесса дизеля по расходу топлива и выбросам вредных веществ с отработавшими газами: дисс. ... канд. тех. наук: 05.04.02. М.: РУДН, 2000. 136 с.

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

33. Крутов В.И., Шаров Г.И. Управление турбопоршневыми двигателями по парето-оптимальным функциям // Двигателестроение. 1989. № 9. С. 19-21.

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

35. Кузнецов А.Г., Кулешов А.С., Харитонов С.В. Метод реконструкции исходных данных для составления математических моделей дизелей // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2014. №5. С.49-54.

36. Кузнецов А.Г. Разработка методов и средств повышения эффективности работы дизелей на динамических режимах: дисс. ... док. тех. наук: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 281 с.

37. Кульчицкий А.Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей. Владимир: Изд-во Владимирского государственного университета, 2000. 256 с.

38. Кутрубас В.А., Сычева Е.Е. Эффективный ПИД-регулятор // Промышленные АСУ и контроллеры. 2013. № 5. С. 60-65.

39. Левин М.И., Островский Э.С., Леснер Е.Ю. Микропроцессорная система управления углом опережения впрыскивания топлива. Статика // Двигателе-строение. 1988. № 6. С. 16-18, 24.

40. Литвинович М.Р. Система квазиоптимального управления переходными режимами энергетической установки тепловоза путем раздельного регулирования ее частоты вращения и мощности: дисс. ... канд. тех. наук: 05.22.07. Харьков: ХИИТ, 1983. 169 с.

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

42. Лю Мен Чжон. Разработка методов оценки топливной экономичности и экологического воздействия тепловозных дизелей на окружающую среду по результатам эксплуатации: дисс. ... канд. тех. наук: 05.22.07. Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2005. 165 с.

43. Макаревский A.C. Разработка методов расчета сажеобразования и снижения дымности отработавших газов при набросе нагрузки дизеля: дисс. ... канд. тех. наук: 05.04.02. М.: РУДН, 2007. 120 с.

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

45. Марков В.А., Девянин С.Н., Мальчук В.И. Впрыскивание и распылива-ние топлива в дизелях. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007. 360 с.

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

47. Марков В.А., Фурман В.В., Бебенин Е.В. Совершенствование системы регулирования частоты вращения дизельного и газодизельного двигателей // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. 2016. № 4. С. 12-29.

48. Марков В.А., Фурман В.В., Иванов В.А. Исследование системы автоматического регулирования частоты вращения тепловозного дизеля // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2013. № 8. С. 54-63.

49. Марков В.А., Фурман В.В., Иванов В.А. Оценка эффективности системы автоматического регулирования частоты вращения тепловозного дизеля // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2013. № 11. С. 52-57.

50. Марков В.А., Фурман В.В., Плахов С.В. Совершенствование процесса топливоподачи в тепловозном дизеле // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2020. № 4. С. 62-75.

51. Марков В.А., Фурман В.В., Плахов С.В. Экспериментальное исследование системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля с регуляторами различных типов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2019. № 6. С. 118 (Тезисы доклада на ВНТК в МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2019 г.).

52. 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.

53. Моделирование системы автоматического регулирования частоты вращения дизельного двигателя / С.В. Плахов [и др.] // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2019. № 7. С. 35-46.

54. Моделирование системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля / С.В. Плахов [и др.] // Материалы научно-технической конференции «Двигатель-2018», посвященной 150-летию факультета «Энергомашиностроение» МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2018. C. 350-366.

55. Моделирование системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля с регуляторами различных типов / С.В. Плахов [и др.] // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2019. № 6. С. 118-119 (Тезисы доклада на ВНТК в МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2019 г.).

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

57. Нефтяные моторные топлива: экологические аспекты применения / А.А. Александров, И.А. Архаров, В.А. Марков и др. Под ред. А.А. Александрова, В.А. Маркова. М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2014. 691 с.

58. Панченко В.Н. Повышение топливной экономичности тепловозных дизелей за счет совершенствования параметров энергетической установки: дисс. ... канд. тех. наук: 05.22.07. Самара: Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта, 2002. 175 с.

59. Парсаданов И.В. Повышение качества и конкурентоспособности дизелей на основе комплексного топливно-экологического критерия. Харьков: Изд-во Харьковского политехнического института, 2003. 244 с.

60. Патрахальцев Н.Н. Неустановившиеся режимы работы двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во РУДН, 2009. 380 с.

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

62. Поздняков Е.Ф. Анализ эффективности использования регулятора частоты вращения с последовательно включенными корректирующими звеньями в дизельном двигателе дизель-генераторной установки. дисс.: ... канд. тех. наук: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 150 с.

63. Полухин Е.Е. Улучшение эксплуатационно-технических показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы регулирования угла опережения впрыскивания топлива: дисс. ... канд. тех. наук: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 152 с.

64. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1989. 304 с.

65. Попов Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1988. 256 с.

66. Рабочие процессы, конструкция и основы расчета энергетических установок с двигателями внутреннего сгорания: Учебник для ВУЗов / Ю.М. Крохо-тин [и др.]. Воронеж: Воронежская государственная лесотехническая академия, 2011. 600 с.

67. Ротач В.Я. Теория автоматического управления: Учебник для ВУЗов. М.: Изд-во МЭИ, 2004. 400 с.

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

69. Рыжов В.А. Совершенствование характеристик форсированных среднеоборотных двигателей двойного назначения средствами топливоподачи и воз-духоснабжения. дисс. ... док. тех. наук: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. 328 с.

70. Системы электронного управления топливоподачей для газовых и газодизельных двигателей / С.В. Плахов [и др.] // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. 2018. Том 17. № 1. С. 20-29.

71. Совершенствование системы электронного управления топливоподачей газодизельного двигателя / С.В. Плахов [и др.] // Автогазозаправочный комплекс + альтернативное топливо. 2018. Том 17. № 2. С. 70-79.

72. Совершенствование системы электронного управления топливоподачей газодизельного двигателя / С.В. Плахов [и др.] // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2019. № 1. С. 109 (Тезисы доклада на ВНТК в МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2018 г.).

73. Стратегия научно-технологического развития холдинга «Российские железные дороги» на период до 2025 года и на перспективу до 2030 года (Белая книга). М.: ОАО «РЖД», 2018. 128 с.

74. Сухопаров С.И. Повышение эффективности работы тепловозных дизелей корректированием нагрузки в переходных процессах: дисс. ... канд. тех. наук: 05.22.07. М.: Московский университет путей сообщения, 2008. 152 с.

75. Тарута М.В. Совершенствование технологии экологического контроля тепловозных дизелей при проведении реостатных испытаний: дисс. ... канд. тех. наук: 05.22.07. Омск: Омский государственный университет путей сообщения, 2009. 167 с.

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

77. Толшин В.И., Якунчиков В.В. Режимы работы и токсичные выбросы отработавших газов судовых дизелей. М.: Изд-во МГАВТ, 1999. 190 с.

78. Третьяков реА. Повышение овышениево быстродействия управления траспортным дизелем и автоматизированная оценка ценкам енсистемы управления в производстве: дисс. ... канд. тех. наук: 05.13.06. Ярославль: ЯГТУ, 2011. 159 с.

79. Улучшение экологических показателей транспортных дизелей путем управления процессом топливоподачи / А.Г. Кузнецов [и др.] // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2000. № 2. С. 62-75.

80. Файнлейб Б.Н., Гинзбург А.М., Волков В.И. Оптимизация угла опережения впрыска топлива // Двигателестроение. 1981. № 2. С. 16-19.

81. Фурман В.В., Иванов В.А., Марков В.А. Системы электронного управления для дизельных двигателей // Наука и образование. Инженерный журнал. 2013. Вып. 5. C. 1-18. URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/cryogen/723.html.

82. Фурман В.В. Метод расчета ограничительной характеристики топливоподачи тепловозного дизель-генератора // Грузовик. 2014. № 12. С. 16-18.

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

84. Фурман В.В. Улучшение эксплуатационно-технических характеристик дизель-генераторов тепловозов путем создания и совершенствования систем электронного управления. дисс. ... док. тех. наук.: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 321 с.

85. Харитонов С.В. Формирование характеристик дизельного двигателя при использовании системы комплексного адаптивного управления: дисс.: ... канд. тех. наук: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 171 с.

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

87. Хрящёв Ю.Е. Критерий качества регулирования частоты вращения автомобильного дизеля // Двигателестроение. 2001. № 2. С. 15-18.

88. Хрящев Ю.Е. Обоснование перспективных способов и разработка средств регулирования частоты вращения автомобильных дизелей: дисс. ... док. тех. наук: 05.04.02. Рыбинск: РГАТА, 2000. 360 с.

89. Хрящев Ю.Е., Тихомиров М.В., Епанешников Д.А. Алгоритмы управления двигателями внутреннего сгорания: монография. Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2014. 204 с.

90. Цуй Чжэнлай. Многофакторное управление углом опережения впрыска топлива автотракторного дизеля: дисс. ... канд. тех. наук: 05.04.02. Минск: Белорусская государственная политехническая академия, 1998. 149 с.

91. Шегал А.А. Применение программного комплекса Multisim для проектирования устройств на микроконтроллерах: Лабораторный практикум. Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 2014. 118 с.

92. Шленов М.И. Улучшение эксплуатационных показателей транспортного дизеля путем совершенствования системы автоматического регулирования частоты вращения: дисс. ... канд. тех. наук.: 05.04.02. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 164 с.

93. Экспериментальные исследования системы автоматического регулирования частоты вращения вала тепловозного дизеля / С.В. Плахов [и др.] // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2020. № 3. С. 35-50.

94. Энергетическая стратегия холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года. М.: ОАО «РЖД», 2011. 97 с.

95. Andrikov D., Andrikov D., Mecapeu C.P.D. Design of Flat Wheel Braking Control System with three Modes of Motion: Rolling, Sliding, Locking // Procedia Computer Science. 2017. Vol. 103. P. 466-469.

96. Bosch: Системы управления бензиновыми двигателями: Пер. с немецкого. М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2005. 432 с.

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

98. Ferrari A., Mittica A., Pizzo P., Jin Z. PID Controller Modelling and Optimization in Cr Systems with Standard and Reduced Accumulators // International Journal of Automotive Technology. 2018. Vol. 19. Issue 5. P. 771-781.

99. Grekhov L.V., Dragan Yu.E., Denisov A.A., Starkov E.E. Injection Rate Shaping with Possibilities of Conventional Design Common Rail System // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2015. № 6. P. 18901902.

100. Haider I., Khalid H.-U.-R., Khan U.S. An Initial Study of PID and Fuzzy PID Controller Design for Non-Linear SI Engine Speed and AFR Control // In Proceedings of the 14th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS '14), IEEE, Seoul, South Korea, October 2014. P. 437-442.

101. Hiemesch O., Lonkai G., Schenkermayr G. Das BMW-Abgasreinigungskonzept für Dieselmodelle // MTZ. 1990. Jg.51. № 5. S. 196-200.

102. Hu B., Li J., Li S., Yang J. A Hybrid End-to-End Control Strategy Combining Dueling Deep Q-network and PID for Transient Boost Control of a Diesel Engine with Variable Geometry Turbocharger and Cooled EGR // Energies. 2019. Vol. 12. Issue 19. Article number 3739.

103. Investigation of Optimum Fuel Injection Timing of Direct Injection CI Engine Operated on Preheated Karanj-Diesel Blend / K.K. Khatri, D. Sharma, S.L. Soni [et al.] // Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering. 2010. Vol. 4. № 5. P. 629-640.

104. Investigation on Electromagnetic Valve of Fuel Injector for Accumulator Fuel Equipment System / A.A. Kudryavtsev [et al.] // International Journal of Applied Engineering Research. 2016. №11. P. 7431-7438.

105. Ivashchenko N., Kuznetsov A. Experimental Study of Diesel Characteristics in Simulated Unsteady Modes // Proceeding of Higher Educational Institutions. Machine Building. 2014. Vol. 652. P. 52-57.

106. Kawai M., Miyagi H., Nakano J. Toyota's New Microprocessor-Based Diesel Engine Control System for Passenger Cars // IEEE Transaction on Industrial Electronics. 1985. Vol. 32. № 4. P. 289-293.

107. Kuznetsov A.G., Kharitonov S.V., Vornychev D.S. A mathematical model of a diesel engine for simulation modelling of the control system // Global Journal of Pure and Applied Mathematics (GJPAM). 2016. №1. P. 213-228.

108. Ma Z., Mao X., Cai L. Research on the Diesel Engine with Sliding Mode Variable Structure Theory // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing.

2018. Ser. 1016 (2018) 012017. P. 1-7.

109. Mukherjee B., Giri D.K., Sinha M. Lorentz-Force-Based Fuzzy Proportional-Integral-Derivative Attitude Control for Earth-Pointing Satellites // Journal of Spacecraft and Rockets. 2017. Vol. 54. № 5. P. 1-8.

110. Nishizawa K., Ishiwata H., Yamaguchi S. A New Concept of Diesel Fuel Injection - Timing and Injection Control System // SAE Technical Paper Series. 1987. № 870434. P. 1-9.

111. Optimization of the parameters of the diesel shaft speed regulation system / S.V. Plakhov [et al.]: материалы Международной конференции «International Scientific Conference on Energy, Environmental and Construction Engineering» EECE-

2019. (С.-Петербург, 2019).

112. Parker R.F. Future Fuel Injection Requirements for Mobile Equipment Diesel Engines // Diesel and Gas Turbine Progress. 1976. Vol. 42. № 10. P. 18-19.

113. Parlak A., Yasar H., Hasimoglu C., Kolip A. The Effects of Injection Timing on NOx Emissions of a Low Heat Rejection Indirect Diesel Injection Engine // Applied Thermal Engineering. 2005. Vol. 25. P. 3042-3052.

114. Shiozaki M., Hobo N., Akahori J. Development of a Fully Capable Electronic Control System for Diesel Engine // SAE Technical Paper Series. 1985. № 850172. P. 1-8.

115. Tao Y., Zheng J., Yuanchang L., Wang T. Fuzzy PID Control Method of Deburring Industrial Robots // Journal of Intelligent and Fuzzy Systems. 2015. Vol. 29. № 6. P. 2447-2455.

116. Trenne M.U., Ives A.P. Closed Loop Design for Electronic Diesel Injection Systems // SAE Technical Paper Series. 1982. № 820447. P. 133-139.

117. Wang Y., Shi Y., Cai M., Xu W. Optimization of Air-Fuel Ratio Control of Fuel-Powered UAV Engine Using Adaptive Fuzzy-PID // Journal of the Franklin Institute. 2018. Vol. 355. Issue 17. P. 8554-8575.

118. Yadav A.K., Gaur P. Improved STF-PID Vs Fuzzy-Adaptive PID for Speed Control of Nonlinear Hybrid Electric Vehicles // Journal of Computational and Nonlinear Dynamics. 2016. Vol. 11. № 6. P. 061013-061017.

119. Yao J., Jiang K., Yao C. Analysis of LPG Engine PID Parameter Control of Transient Air-Fuel Ration Based on Improved Elman Neural Network // Journal of Sorware. 2009. Vol. 5. № 1. P. 54-64.

120. Zhang S.M., Tian F., Ren G.F., Yang L. SCR Control Strategy Based on ANNs and Fuzzy PID in a Heavy-Duty Diesel Engine // International Journal of Automotive Technology. 2012. Vol. 13. Issue 5. P. 693-699.

121. Zhang K., Huang X., Zhifeng X.I.E., Zhou M. Design and Optimization of a Novel Electrically Controlled High Pressure Fuel Injection System for Heavy Fuel Aircraft Piston Engine // Chinese Journal of Aeronautics. 2018. Vol. 31. Issue 9. P. 1920-1928.

122. Worldwide Emission Standards 2014/2015: Passenger Cars and Light Duty Vehicles. Delphi Corporation. 2015. 104 p.