Исторический экскурс

Эти и другие разработки кафедры нашли использование в программном комплексе «Впрыск», разработанном Л. В. Греховым. Ныне он используется в промышленности, а также стал основным инструментом при выполнении студентами 6-го курса введенного в 1993 г. курсового проекта по топливной аппаратуре и магистерских работ.

Упомянув о разработанных на кафедре профессиональных программах, нельзя не сказать, что как при выполнении заказов промышленности, так и при обучении студентов кафедра уже 20 лет практикует следующий подход: формулировка требований к параметрам топливной аппаратуры производится единственно научно обоснованным способом — на базе оптимизации рабочего процесса дизеля. Сегодня она часто ведется по параметрам токсичности, в том числе удельным выбросам в соответствии с нормами Регламента РФ. Эти работы проводятся с применением программного комплекса «Дизель-РК» (разработчик А. С. Кулешов), которым уже 6 лет пользуются специалисты всего мира по сети Интернет.

Эти программные продукты сделали актуальную задачу — синтез и параметрическая оптимизация топливной системы по заданным энергетическим, экологическим и иным показателям дизеля — не только реальной, но типовой. Для этого применяется обширный оптимизационный аппарат с решением прямой, т. е. корректно поставленной, задачи.

Большой объем работ был проводен в 60-80-е годы под руководством проф. Леонова О. Б. в направлении изучения и поиска улучшения протекания переходных процессов в двигателях. Впервые детально экспериментально исследовались параметры рабочего процесса, топливоподачи, наддува, охлаждения и другие. Была специально подготовлена аппаратура повышенного быстродействия с регистрацией по 24 параметрам дизеля в течение всего периода разгона, включая поцилиндровую диагностику. В работах Мануйлова Н. Н., Шкарупило А. Я, Павлюкова В. Г. были выявлены особенности протекания рабочего процесса, наличие и существенное влияние на ухудшение протекания переходных процессов в дизеле переходных процессов в топливной аппаратуре. Было показано, что разгон дизеля задерживается не только из-за инерционности агрегата наддува, собственной инерции, но и снижением цикловой подачи. При этом был выявлен ключевой параметр топливной системы, провоцирующий замедление переходного процесса — остаточное давление в линии высокого давления. Управление этим параметром было обосновано в качестве наиболее эффективного пути ускорения переходных процессов. Дальнейшие разработки в этом направлении Н. Н. Патрахальцева (ныне проф., заведующего кафедрой ДВС РУДН) позволили теоретически обосновать способы, количественные соотношения и ожидаемую эффективность управления переходными процессами. В работе В. П. Попова удалось согласовать работу регулятора остаточного давления с параметрами наддува, обеспечив почти двукратное ускорение разгона дизеля без признаков дымления. В работе Тарханова О. А. разгон дизеля и согласованная работа турбокомпрессора осуществлялась при двухфазной подаче топлива от специально подготовленных ТНВД. На разработанные технические решения для регулирования остаточного давления было получено более 30 патентов и авторских свидетельств, опытные системы с регулированием остаточного давления были построены для дизелей ММЗ, ВТЗ, Барнаултрансмаш. Наиболее простое решение — подпитка линии высокого давления от автоматического клапана, сообщенного с источником дополнительного топлива и открывающегося после окончания впрыскивания под действием кратковременно возникающего в волновом процессе разрежения — получила широкое развитие в работах Н. Н. Патрахальцева, проведенных им в РУДН, а также, в дальнейшем, широко использовалась для подачи присадок альтернативных топлив.

Наконец, естественным направлением работ кафедры на протяжении 100 лет было совершенствование существующих видов и создание новых образцов топливоподающей аппаратуры. Во всех упомянутых разработках проводилась и такая работа. Однако, она велась и применительно к традиционным двигателям, традиционным топливам. Ее на протяжении трех десятилетий вел Г. Г. Калиш, в том числе совместно с НАТИ, НАМИ, Нижегородским университетом и НММИ.

Большое число разноплановых актуальных работ было выполнено под руководством проф. С. Г. Роганова. Совместно с Ю. П. Макушевым, А. К. Каракаевым им разработаны работоспособные форсунки с замкнутым надыгольным объемом. Продолженные А. Г. Коротневым, Л. В. Греховым работы с аккумулированием утечек обеспечили в сходных системах не только гарантированную работоспособность, но и возможность 2-3 кратной интенсификации впрыскивания и улучшение экологических показателей ряда дизелей. С. Г. Рогановым и М. Н. Покусаевым изучалось поведение форсунок и устойчивость иглы, разработаны способы обеспечения их эффективной работы в широком диапазоне режимов дизеля.

Еще в 70-е…80-е годы были разработаны топливные системы со ступенчатой характеристикой впрыскивания за счет форсунки с двумя запирающими и гибко связанными между собой иглами (Роганов С. Г., Ищенко В. Н.). За счет специального привода плунжеров ТНВД обеспечивалась двухфазная подача и снижение вредных выбросов тракторами для теплиц (Ивин В. И., Пономарев Е. Г.).

Усовершенствовались конструкции единственного выпускаемого в СССР распределительного насоса НД (проф. МГТУ Роганов С. Г., Борисов Б. Н. и Борисов В. Н.). В 70-е годы для испытаний широкого класса топливных дизельных систем был создан проект и построен топливный стенд с прямым приводом ТНВД от вала электродвигателя (А. Н. Крылов, И. Ю. Ходненко, А. П. Ляпин, Б. П. Ляпин). В соответствии с теми возможностями был применен электродвигатель постоянного тока. Механический стробоскопический сборник позволял определять характеристику впрыскивания

Еще в 80-годах были созданы в содружестве КФ ВЗПИ, КТЗ и МВТУ аккумуляторные системы с электронным управлением (С. Г. Роганов, Ф. И. Пинский, В. А. Рыжов — ныне главный конструктор ОАО КЗ). Все основные решения, используемые ныне в системах Common Rail, тогда уже нашли применение и, в частности, обеспечивали высокие показатели дизелей типа Д49. Уместно сказать, что мировые фирмы в то время шли иным путем, оказавшимся неперспективным.

В последние годы XX — начале XXI столетий под руководством Л. В. Греховым создавались образцы специализированных ТНВД для Common Rail, а совместно с БашГАУ, с ОАО НИКТИД — усовершенствованные электрогидравлические форсунки. Все они доведены до испытаний на дизелях.

Топливные насосы с электронным управлением с двумя рейками управления подачей и углом опережения были созданы и прошли успешные испытания коллективом под руководством профессора В. И. Крутова (В. И. Шатров, В. А. Марков, А. Г. Кузнецов).

Проекты насосов с быстродействующим электроуправляемым клапаном для нужд отечественных заводов подготовлены Л. В. Греховым. Так, для дизеля Д50 ОАО Пензадизельмаш спроектирован ТНВД с электроклапанным управлением, макетный образец готовится к испытаниям на дизеле. Для электромагнитных приводов таких систем и Common Rail подготовлены математические модели наполнения-отсечки и процессов в линии низкого давления, а также модели быстродействующих электроприводов.

Рассмотренные в качестве примеров работы в области исследования процессов и создания конструкций топливоподающей аппаратуры неполно иллюстрируют тот круг вопросов, который охватывался кафедрой в связи с задачами, выдвигаемыми промышленностью. Часть теоретических и экспериментальных работ обеспечила расширение представлений о процессах подачи топлива.