Отзыв ведущей организации (Улучшение эксплуатационно-технических характеристик дизель-генераторов тепловозов путем создания и совершенствования систем электронного управления)

«УТВЕРЖДАЮ» Ректор ФГБОУ ВО енный щения>> ов Д.В. 2017 г. о~з Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Самарский государственный университет путей сообщения» на диссертационную работу Фурмана Виктора Владимировича «Улучшение эксплуатационно-технических характеристик дизель-генераторов тепловозов путем создания и совершенствования систем электронного управления», представленную на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.04.02 - тепловые двигатели Актуальность темы диссертационной работы Обеспечение современных требований к показателям топливной экономичности и токсичности отработавших газов дизельных двигателей тепловозов возможно лишь при их оснащении современными системами автоматического управления ~САУ).

Важнейшей системой этих двигателей является система топливоподачи. От характеристик и параметров этой системы зависит характер протекания последующих процессов смесеобразования, самовоспламенения и сгорания, и, как следствие, показатели топливной экономичности и токсичности отработавших газов. Одной из наиболее сложных задач, которую необходимо решить при разработке этих систем, является определение требуемых алгоритмов управления. Эти алгоритмы должны быть определены как для установившихся режимов работы двигателя, так и для его переходных процессов.

Определение этих алгоритмов, а также параметров САУ топливоподачи дизеля является актуальной проблемой. Диссертационная работа Фурмана Виктора Викторовича посвящена решению именно этих задач и является актуальной. Основное содержание диссертационной работы Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы 321 страница, включая 281 страницу основного текста, содержащего 72 рисунка, 34 таблицы. Список литературы включает 237 наименований Во введении дана общая характеристика диссертационной работы: обоснована актуальность выполненных исследований, направленных на создание и совершенствование систем электронного управления топливоподачей тепловозных дизелей. В первой главе диссертации проведен анализ работ, посвященных созданию и совершенствованию электронных САУ топливоподачей дизелей транспортного назначения, Рассмотрены направления и тенденции развития систем управления дизель-генераторами тепловозов.

Показана возможность улучшения показателей тепловозных дизелей при установке на них САУ топливоподачей. Проанализированы распределения режимов работы дизельных двигателей дизель-генераторов тепловозов в условиях их реальной эксплуатации. Подтверждена целесообразность управления углом опережения впрыскивания топлива (УОВТ) в соответствии с режимом работы дизелях. Отмечена необходимость создания и совершенствования систем электронного управления топливоподачей и управления УОВТ в дизелях.

На основании анализа состояния проблемы сформулированы цель работы и задачи исследования. Во второй главе представлены электронные САУ топливоподачей дизелей, разработанные производственно-промышленным предприятием ООО «ППП Дизельавтоматика» (г. Саратов) при непосредственном участии автора диссертации, Показано, что наиболее перспективной является электронная САУ с импульсным индивидуальным управлением с помощью клапанов, установленных в магистралях высокого давления. Для тепловозного дизеля типа Д50 (б ЧН 31,8/33) ОАО «Пензадизельмаш» разработаны электроуправляемые насосы с электрогидравлическими клапанами системы. Разработана уточненная методика расчета процесса топливоподачи дизеля, базирующаяся на использовании программного комплекса ВПРЫСК, созданного в МГТУ им.

Н.Э.Баумана профессором Л.В. Греховым. Для оценки влияния параметров штатной (гидромеханической) и опытной (электронно- управляемой) топливной аппаратуры (ТА) на топливоподачу были проведены моделирование и оптимизация процесса топливоподачи, Объектом исследования являлась электронная САУ топливоподачей типа ЭСУВТ.01, которой оснащен дизель типа Д50 в составе дизель-генераторной установки 1- ПДГ4Д. При расчетах в качестве одного из основных параметров, характеризующих качество процессов впрыскивания и распыливания топлива, выбрано максимальное давление впрыскивания.

Показано, что при прочих равных условиях при использовании системы ЭСУВТ.О! сразу получен значительный прирост давления впрыскивания (от 92,5 до 116,4 МПа). Исследовано влияние ряда конструктивных параметров системы ЭСУВТ.01 на показатели впрыскивания и распыливания топлива, В третьей главе проведены расчетные исследования рабочего процесса тепловозного дизеля с электронным управлением топливоподачей. Разработана методика проведения расчетных исследований рабочего процесса дизеля со штатной и опытной системами топливоподачи, базирующаяся на использовании программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РК.

При расчете рабочего процесса дизеля со штатной и опытной системами топливоподачи использованы законы подачи, полученные при расчетных исследованиях с использованием программного комплекса ВПРЫСК. Результаты расчетов показали, что установка опытной системы топливоподачи позволила заметно улучшить показатели распыливания топлива и смесеобразования на номинальном режиме. Замена штатной ТА на опытную с электронным управлением топливоподачей типа ЭСУВТ.01 позволила также сократить продолжительность топливоподачи с 31,2 до 29,9 град. поворота коленчатого вала 1п.к.в.), увеличить максимальное давление впрыскивания, уменьшить средний диаметр капель по Заутеру.

При этом мощностные показатели дизеля со штатной и опытной ТА оказались примерно одинаковыми. Эффективные показатели дизеля с опытной системой топливоподачи улучшились по сравнению с дизелем со штатной системой топливоподачи. При установке САУ типа ЭСУВТ.01 дымность ОГ дизеля типа Д50 уменьшилась с 18 до 17',4 по шкале Хартриджа. Четвертая глава посвящена расчетным исследованиям электронных САУ топливоподачей.

Одной из важнейших статических характеристик топливоподачи является внешняя скоростная характеристика, ограничивающая максимально возможную подачу топлива в широком диапазоне скоростных режимов. Разработана методика расчета этой характеристики для тепловозного дизель-генератора, которая сводится к определению требуемой цикловой подачи топлива на каждой позиции контроллера при его переводе с низшей позиции на высшую с обеспечением требуемого качества переходного процесса. Для проведения аналитических исследований САУ использовано математическое описание, содержащее дифференциальные уравнения элементов САУ.

Разработана методика оценки динамических свойств электронной САУ топливоподачей, позволяющая определить ее динамические показатели. При этом рассмотрена система управления тепловоза с электронным регулятором частоты вращения вала двигателя, воздействующим на дозирующую рейку ТНВД дизеля 12 ЧН 2б/26, разработанная ООО «ППП Дизельавтоматика». Исследовано влияние коэффициентов ПИД-закона регулирования на частотные характеристики САУ вЂ” амплитудно-частотную и фазово-частотную. Показано что выбор оптимизированных коэффициентов ПИД-закона регулирования позволяет улучшить показатели качества процесса регулирования — уменьшить заброс частоты вращения при сбросе номинальной нагрузки до 5,5 ',4 и снизить суммарный фазовый сдвиг САУ.

Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям тепловозного дизеля типа Д50 на моторном стенде с целью оценки влияния управления УОВТ на показатели топливной экономичности и токсичности ОГ при использовании системы типа ЭСУВТ.01. Серийная система топливоподачи не предусматривает управление УОВТ, поэтому при ее испытаниях на первом этапе статический УОВТ не изменялся.

При испытаниях системы ЭСУВТ.01 УОВТ устанавливались оптимальными по топливной экономичности. На всех режимах каждого этапа испытаний производилось осциллографирование процессов сгорания и топливоподачи и получены значения угла начала подъема давления в линии высокого давления топливной системы, УОВТ (соответствующего углу начала подъема иглы форсунки) и его продолжительности. При испытаниях дизеля с системой ЭСУВТ.О!.