name: Повышение эффективности работы тепловозного газодизеля путем регулирования соотношения воздуха и топлива в цилиндрах
keyword_list: объемная концентрация дросселирование газодизельный цикл природный газ силовая установка тепловоз
abstract: Актуальность темы исследования Снижение расходов на топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) является одним из приоритетных направлений развития локомотивного комплекса ОАО «РЖД» и предприятий промышленного железнодорожного транспорта. Использование альтернативных видов топлива, таких как водород, природный газ и др. позволяет снизить расходы на ТЭР при условии обеспечения устойчивой работы силовой установки во всем диапазоне рабочих режимов и обеспечении регулирования требуемого соотношения топлива и воздуха в цилиндрах. Наиболее привлекательным с экономической точки зрения и оптимальным по временным затратам является модернизация действующих силовых установок тепловозов для работы по смешанному циклу, например, газодизельному. Актуальность темы исследования подтверждается необходимостью решения ряда вопросов технического и технологического характера, включенных в соглашение о сотрудничестве между ПАО «Газпром», ОАО «Российские железные дороги», АО «Группа Синара» и АО «Трансмашхолдинг» в области использования природного газа в качестве моторного топлива №75 от 17 июня 2016 г., заключенного в рамках государственной программы Российской Федерации «Расширение использования природного газа в качестве моторного топлива на транспорте и техникой специального назначения» и предусматривающего перевод силовых установок локомотивов на газомоторное топливо. Отечественный опыт перевода силовых установок тепловозов на работу по газодизельному циклу показал невозможность обеспечения устойчивой (без пропуска воспламенения топлива в цилиндре) работы силовой установки при работе по газодизельному циклу на режимах холостого хода и малых нагрузках (до 40 % от номинальной мощности) из-за нестабильной подачи запальной порции дизельного топлива и низкой объемной концентрацией газа в цилиндре, поэтому работа силовой установки на этих режимах работы обеспечивалась исключительно на дизельном топливе.  В диссертации исследованы показатели работы силовой установки, оборудованной устройствами дросселирования рабочего тела, при отключении части цилиндров для решения проблемы обеспечения требуемых условий для воспламенения природного газа во всем диапазоне рабочих режимов. 
  Цель и задачи исследования — обеспечение устойчивой и экономичной работы газодизельного двигателя маневрового тепловоза на режимах холостого хода и малых нагрузок путем регулирования соотношения воздуха и топлива в цилиндрах.
  Для достижения поставленной в работе цели сформулированы и успешно решены следующие задачи: 
  1. Выполнено исследование и проведен анализ особенностей реализации газодизельного цикла применительно к тепловозным силовым установкам. 
  2. Предложена уточненная математическая модель расчета показателей работы тепловозной силовой установки при переводе ее на газодизельный цикл работы. 
  3. Выполнен расчет определения диапазона изменения сечения дроссельной заслонки, при котором обеспечивается устойчивая работа силовой установки. 
  4. Определено количество работающих цилиндров, при котором обеспечивается устойчивая работа силовой установки под нагрузкой. 
  5. Разработан алгоритм управления сечением дроссельной заслонки и количеством работающих цилиндров силовой установки локомотива. 
  6. Выполнена технико-экономическая оценка эффективности внедрения результатов работы. 
  Объект исследования – газодизельный двигатель маневрового тепловоза.
  Научная новизна:
  1. Предложена уточненная математическая модель рабочего процесса тепловозного двигателя при работе его по газодизельному циклу с дросселированием воздуха на входе в впускной коллектор и отключением части цилиндров.
  2. Разработан алгоритм управления сечением дроссельной заслонки и количеством работающих цилиндров силовой установки локомотива, позволяющий в автоматическом режиме обеспечивать стабильное воспламенение топлива в цилиндрах. 
  Теоретическая и практическая значимость работы
  1. Уточнение математической модели рабочего процесса тепловозного газодизеля позволяет определить параметры рабочего тела при реализации газодизельного цикла во всем диапазоне рабочих режимов в зависимости от сечения дроссельной заслонки и количества работающих цилиндров.
  2. Применение полученных в ходе исследования результатов позволит обеспечить работу силовой установки тепловоза по газодизельному циклу по всей тепловозной характеристике, увеличить среднюю степень замещения дизельного топлива природным газом, улучшить экологические показатели работы силовой установки и, как следствие, снизить расходы на ТЭР.
  3. Результаты исследования применены в организациях по проектированию, изготовлению и эксплуатации транспортных средств и используются в учебном процессе профильных ВУЗов.
chairman_dissertation_council.name: Анатолий
chairman_dissertation_council.surname: Балалаев
chairman_dissertation_council.patronymic: Николаевич
chairman_dissertation_council.position: профессор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Доцент
chairman_dissertation_council.wos_research_id: D-9246-2014
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6505855568
chairman_dissertation_council.rinc_id: 267860
chairman_dissertation_council.url: https://orcid.org/0000-0003-0839-6858
chairman_dissertation_council.orcid: 0000-0003-0839-6858
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Максим
organization_supervisor.surname: Гаранин
organization_supervisor.patronymic: Алексеевич
organization_supervisor.position: Ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 73.29.41
rubrics.name: Техническая эксплуатация и ремонт подвижного состава железнодорожного транспорта
oecds.code: 02.01.YR
oecds.name: TRANSPORTATION SCIENCE & TECHNOLOGY
speciality_codes.name: Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
speciality_codes.code: 2.9.3.
supervisors.fio: Силюта А.Г.
supervisors.scientific_degree: Кандидат технических наук
supervisors.speciality_code: Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Грищенко А.В.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Авсиевич В.В.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ"
protection_organization.ogrn: 1026301504789
protection_organization.supervisor_name: МАКСИМ
protection_organization.supervisor_surname: ГАРАНИН
protection_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСЕЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Федеральное агентство железнодорожного транспорта
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: АО "ВНИИЖТ"
author_organization.name: АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА"
author_organization.ogrn: 1077758910900
author_organization.supervisor_name: СЕРГЕЙ
author_organization.supervisor_surname: ВИНОГРАДОВ
author_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСАНДРОВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Открытое акционерное общество "Российские железные дороги"
author_organization.okopf: Публичные акционерные общества