Увагу присвячено висвітленню питань з особливостей визначення стану конкретної машини і прогнозу подальших змін її параметрів. Зауважено, що у тракторах, автомобілях, комбайнах та інших мобільних машинах сільськогосподарського призначення найбільш складним є діагностування енергетичної установки-двигуна. Близько половини всіх відмов мобільних машин припадає на двигун. Обгрунтовано, що прогнозування залишкового ресурсу роботи дизелів можна проводити на основі застосування методу подібності та теорії розмірностей, або методів математичної статистики і теорії ймовірностей.

Висвітлено основні положення щодо організації багатофакторного експериментального дослідження пускових якостей вітчизняного автомобільного дизеля. Описано створену фізичну модель на базі вітчизняного автомобільного вихрокамерного дизеля 4ДТНА. Висвітлені фактично отримані значення обраних шести факторів згідно з прийнятим планом з 77 експериментальних точок.

Досліджено підвищення експлуатаційних властивостей деталей масляних шестеренних насосів тракторних дизельних двигунів за рахунок розробки способу нанесення покриття з заданими властивостями. Вирішено наукове завдання щодо підвищення зносостійкості та працездатності деталей масляного шестеренного насосу двигунів внутрішнього згоряння за рахунок розроблення інноваційної технології формування багатошарового покриття в одному технологічному циклі. На основі теоретичних і експериментальних досліджень розроблено технологія нанесення покриттів, яка складається з оксилегування у водному розчині алюмохромфосфатного зв'язуючого деталей масляного шестеренного насосу двигунів внутрішнього згоряння, що забезпечує підвищення зносостійкості та працездатності: визначено раціональні параметри розробленої технології, зокрема температуру нагріву деталей, концентрацію насичуючого середовища та часу витримки у цьому середовищі; проведено експлуатаційні випробування, які довели, що використання нової технології нанесення покриттів на деталі масляних шестеренних насосів забезпечує їх працездатність протягом усього міжремонтного періоду двигуна; результати експлуатаційних випробувань довели, що зносостійкість деталей з покриттям перевищує майже в 2,5 - 3 рази зносостійкість деталей за старою технологією. Розроблено інноваційний технологічний процес формування покриттів з використанням водного розчину алюмохромфосфатного зв'язуючого, що дозволить підвищити зносостійкість пар тертя; визначено залежність між величиною зносу і технологічними параметрами нанесення покриттів на чавунних та сталевих деталях: температурою, часом витримки і концентрацією розчину; визначено залежність впливу технологічних параметрів на товщину покриття; встановлено можливість одночасного формування багатошарового покриття на сталевих та чавунних деталях масляних шестеренних насосів з різним ступенем легованості. Удосконалено: технологічний процес виготовлення деталей масляного шестеренного насосу двигунів внутрішнього згоряння за рахунок розробленої інноваційної технології, що забезпечить підвищення зносостійкості пар тертя масляних шестеренних насосів та їх працездатності.

Вирішено науково-практичну задачу, спрямовану на розширення паливної бази двигунів колісних транспортних засобів використанням утилізованих продовольчих жирів, враховуючи в'язкісно-температурні параметри дизельних біопалив. Проведено розрахункові та експериментальні дослідження дизеля VAG 1Z 1.9 TDlTa автомобіля Volkswagen Passat В4 в цілому за роботи на дизельному паливі та дизельному біопаливі. Визначено доцільний склад та температуру дизельного біопалива в процесі виготовлення та використання в двигунах колісних транспортних засобів. Проведено стендові моторні випробування та виконано імітацію європейського їздового циклу на стенді. В результаті проведених досліджень спостерігається поліпшення екологічних показників дизеля за роботи на дизельному біопаливі. Сумарні масові викиди, приведені до викидів оксиду вуглецю, в середньому зменшуються на 12 % за роботи дизеля на дизельному біопаливі. Розраховано загальний енергетичний коефіцієнт використання дизельного біопалива з утилізованих відходів продовольчих жирів, враховуючи витрати на виробництво палива.

Досліджено можливості діагностування циліндро-поршневої групи дизеля КамАЗ-740.63-400 вантажних автомобілів КамАЗ-6460 на 60 тис км їх пробігу. Обрано наступні діагностичні параметри: тиск картерних газів (КГ), компресійні та вакуометричні властивості циліндро-поршневої групи. Особливість цих спряжень полягає в тому, що підтримується нормальний процес горіння в циліндрах дизеля, а також його ресурс. Виявлено граничні межі для діагностування тиску КГ 2,39 + 2,41 КПа. За даними тиску КГ для досліджуваних вантажних автомобілів несправності виявлено на пробігах: 36, 48, 60 тис км. Враховуючи правила оцінки характеристик несправностей за компресією, мінімальне значення компресії для дизелів становила 30,05 МПа, або її різниця між циліндрами не перевищувала 10 - 12 %. За даними компресії виявлено несправності на 48 і 60 тис км дослідного напрацювання. Виявлено граничні межі зношування за вакуометричними параметрами: максимальний вакуум - 69 - 86 КПа; залишковий вакуум - 26 - 41 КПа. За контролем вакуометричних властивостей циліндро-поршневої групи виявлено несправності дизелів для інтервалу пробігу 36 - 60 тис км. Використовуючи ентропійний підхід, проведено оцінку інформативності відповідних діагностичних параметрів у бітах. Рівень інформативності тиску КГ становить 0,329 біт, компресія в циліндрах - 0,249 біт, вакуометричні показники - 0,582 біт. Дані дослідження надають змогу раціонально формувати комплекси діагностування стану дизеля підчас технічної експлуатації, а також визначити передумови розвитку несправностей. Отримані дані є важливими для транспортних і сервісних підприємств і компаній, що займаються вантажними автомобілями.

Досліджено підвищення незалежності роботи автотракторних двигунів від впливу зовнішнього навантаження на вал двигуна за рахунок покращання динамічних показників елементів системи автоматичного регулювання (САР) його кутової швидкості. Дослідження динамічних параметрів роботи дизельного двигуна (ДД) виконано за допомогою імітаційного моделювання. Розроблено та досліджено інваріантну (комбіновану) імітаційну модель САР і контролю роботи ДД і розроблено автоматизовану систему керування ківшом самохідної землерийної машини з використанням сучасного апаратного забезпечення. Знайшло продовження дослідження інваріантної системи САР кутової швидкості двигуна, яка забезпечує оптимальні показники його роботи, незалежно від зовнішніх збурень, шляхом включення в систему автоматичного керування коректувальної ланки. Час відновлення усталеного значення кутової швидкості двигуна у разі навантаження зменшується приблизно в 7 разів, а величина падіння кутової швидкості - приблизно в 6 разів. Розроблено алгоритмічну структурну схему комбінованої інваріантної САР кутової швидкості двигуна з урахуванням впливу компенсаційного пристрою для випадку, коли дія збурення носить експоненціальний характер і яка враховує роботу пристрою обмеження перевищення максимально-допустимого значення дії збурення.

Виконано дослідження доцільності використання біометанолу як палива порівняно з використанням дизельного палива нафтового походження в дизельних двигунах, переобладнаних на роботу на спиртах. Досліджено експериментальні залежності ефективної потужності та питомої витрати палива від частоти обертання колінчастого вала для базового дизельного й конвертованого на метанол двигуна. Установлено, що в разі переведення дизельного двигуна на роботу на метанолі не відбувається зниження потужнісних показників двигуна. Аналіз відпрацьованих газів у випадку переведення дизельного двигуна на роботу на метанолі показує, що на всіх режимах роботи двигуна відбувається зниження викидів оксидів азоту та оксиду вуглецю.

Досліджено підвищення незалежності роботи автотракторних двигунів від впливу зовнішнього навантаження на вал двигуна за рахунок покращання динамічних показників елементів системи автоматичного регулювання (САР) його кутової швидкості. Дослідження динамічних параметрів роботи дизельного двигуна (ДД) виконано за допомогою імітаційного моделювання. Розроблено та досліджено інваріантну (комбіновану) імітаційну модель САР і контролю роботи ДД і розроблено автоматизовану систему керування ківшом самохідної землерийної машини з використанням сучасного апаратного забезпечення. Знайшло продовження дослідження інваріантної системи САР кутової швидкості двигуна, яка забезпечує оптимальні показники його роботи, незалежно від зовнішніх збурень, шляхом включення в систему автоматичного керування коректувальної ланки. Час відновлення усталеного значення кутової швидкості двигуна у разі навантаження зменшується приблизно в 7 разів, а величина падіння кутової швидкості - приблизно в 6 разів. Розроблено алгоритмічну структурну схему комбінованої інваріантної САР кутової швидкості двигуна з урахуванням впливу компенсаційного пристрою для випадку, коли дія збурення носить експоненціальний характер і яка враховує роботу пристрою обмеження перевищення максимально-допустимого значення дії збурення.

Виконано дослідження доцільності використання біометанолу як палива порівняно з використанням дизельного палива нафтового походження в дизельних двигунах, переобладнаних на роботу на спиртах. Досліджено експериментальні залежності ефективної потужності та питомої витрати палива від частоти обертання колінчастого вала для базового дизельного й конвертованого на метанол двигуна. Установлено, що в разі переведення дизельного двигуна на роботу на метанолі не відбувається зниження потужнісних показників двигуна. Аналіз відпрацьованих газів у випадку переведення дизельного двигуна на роботу на метанолі показує, що на всіх режимах роботи двигуна відбувається зниження викидів оксидів азоту та оксиду вуглецю.

Розроблено методику побудови оптимізованого алгоритму діагностування на основі логіко-імовірнісної діагностичної моделі дизеля з використанням функції переваг, яка дозволяє визначити мінімальну та достатню сукупність діагностичних параметрів і вибрати раціональну послідовність їх контролю. Обрано для реалізації мети та задач досліджень фазоакустичний датчик температури з проточним акустичним резонатором коливань, який найбільше відповідає цілям реєстрації температури відпрацьованих газів колісних транспортних засобів (далі – КТЗ). Експериментально доведено, що температура відпрацьованих газів (далі – ВГ) в режимах холостого ходу двигуна є стабільним та інформативним показником, який дозволяє в експлуатації діагностувати технічний стан дизеля, а також визначити несправність в окремому циліндрі за миттєвими значеннями температури імпульсів ВГ на виході з випускної труби за допомогою фазоакустичного датчика температури з проточним акустичним резонатором коливань (ФАДТ з ПАРК). Підтверджено достовірність визначеної за допомогою розробленої логіко - імовірнісної діагностичної моделі мінімальної кількості необхідних і достатніх діагностичних параметрів, якими є температура та димність ВГ. Визначено режими діагностування дизеля, розроблено методику та технологічний процес діагностування і підтверджено роботоздатність удосконаленого способу експрес-діагностування випробуванням автомобіля з дизелем в експлуатації.

Вирішено завдання комплексного покращення екологічних та економічних показників дизеля, що працює на водопаливній емульсії (ВПЕ), шляхом вибору раціональних параметрів дизеля. Досліджено фізико-хімічні властивості водопаливних емульсій. Проведено експериментальні дослідження впливу ВПЕ на показники та робочий процес дизеля. Розроблено методику визначення моменту початку згоряння палива за результатами експериментальних досліджень, що враховує особливості датчику тиску. За результатами розрахунково-експериментальних досліджень дизеля, що працює на ВПЕ, визначено енергію активації цього виду палива та коефіцієнт надлишку повітря в циліндрі. Особливістю методики розрахунку є окреме визначення показників для кожного робочого циклу дизеля. Розроблено математичну модель робочого процесу дизеля, що працює на водопаливній емульсії, яка дозволяє проводити розрахункове дослідження дизеля з урахуванням особливостей ВПЕ будь-якого складу. В моделі враховується дія механізму “мікровибуху”, каталітичний вплив продуктів дисоціації води на процеси згоряння та утворення шкідливих речовин в циліндрі. З використанням розробленої математичної моделі визначені раціональні значення параметрів дизеля при використанні водопаливної емульсії. Введено обмеження максимального тиску та максимальної швидкості підвищення тиску в циліндрі з метою запобігання значному росту механічних навантажень на деталі дизеля. Розроблено концепцію адаптивної системи керування дизелем, що дасть змогу автоматично забезпечити раціональні параметри дизеля для ВПЕ будь-якого складу чи для традиційного дизельного палива. Проведено роботи щодо вибору типу датчика вмісту води у ВПЕ.

Проведеними дослідженнями формування функціонального мідьвмісного поверхневого шару на деталях двигунів автомобілів триботехнологією припрацювання встановлено зниження зношування деталей під час їх експлуатації. Виявлено, що сформоване покриття створює можливість еластичного шару який зменшує напруження в матеріалі деталей двигунів. Експериментальними дослідженнями коерцитивної сили робочих поверхонь деталей підтверджено зниження накопичення руйнуючих напружень у приповерхневих шарах матеріалу деталей. Своєю чергою, порівняльний аналіз отриманих результатів коерцитиметричним методом підтверджує, що запропонована триботехнологія припрацювання призводить до зменшення напружено-деформованого стану та надає можливість підвищити зносостійкість і поліпшити технічний стан гільз циліндрів дизеля: величина коерцитивної сили знижується на 7,5 %, у той час коли напрацювання збільшується на 16 %. У цьому випадку за більшого напрацювання: 254,8 проти 220,5 тис. км за даними коерцитивної сили (14,2 - 9,1) і (13,2 - 9,0) А/см знаходиться в практично однаковому технічному стані. Функціональний поверхневий шар формується за впровадженя композиційної оливи в триботехнологію холодного припрацювання силового агрегату автомобіля. Запропоновано та реалізовано схему підключення електричного струму до деталей циліндропоршневої групи двигуна у ході дослідження розробленої триботехнології припрацювання. Особливостями даної схеми є те, що постійний електричний струм подається наступною полярністю, плюсом, через щітково-колекторний вузол на колінчастий вал, а мінусом - через затискний контакт на блок картер. Результати досліджень надають підстави стверджувати про можливість контролю внутрішніх напружень і подальшої величини зношування в матеріалі робочих важконавантажених деталей силових агрегатів автомобілів під час певних їх сервісних дій. Запропонована триботехнологія припрацювання може представляти інтерес як для сервісних служб автотранспортних підприємств, так і для станцій технічного обслуговування автомобілів.

Рассмотрены основные направления стратегии снижения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизельных двигателей. Установлены параметры, оказывающие определяющее воздействие на протекание рабочего процесса. Определены основные подходы, позволяющие организовать протекание рабочего процесса с учетом современных представлений о сгорании в дизельных двигателях и снижении "сырого" выброса.

Проаналізовано і обгрунтовано необхідність регулювання роботи системи охолодження дизеля наземної транспортної машини, показано, що відхилення температури теплоносіїв від оптимальної призводить до негативних наслідків в експлуатації дизеля. На основі експериментальних даних показано вплив зміни режиму роботи дизеля наземної транспортної машини з дизелем типу 5ТДФ на відхилення температур теплоносіїв від рекомендованих оптимальних.

Розкрито особливості впливу виду та співвідношень модифікувальних добавок до дизельного палива на його властивості та зменшення викидів шкідливих речовин під час роботи двигунів внутрішнього згоряння автотранспортних засобів. Встановлено, що у разі застосування біодизелю в якості модифікувальної добавки до дизельного палива у діапазоні концентрацій від 10 до 30% об. досягається зменшення димності викидів двигуна від 7,6 до 34,3 %, а чадного газу від 15,9 до 26,4 %. У разі застосування добавок біодизелю до палива у концентрації до 16±1 % об. вміст оксидів Нітрогену у викидах зменшується на значення від 5,5 до 11,3 %. Введення синтезованої присадки у концентраціях від 0,05 до 0,20 % об. до складу палива приводить до зменшення викидів чадного газу на значення від 23 до 27%, оксидів Нітрогену - від 8 до 10%, незгорілих вуглеводнів - від 26 до 27%, а димність відпрацьованих газів знижується на значення від 27 до 29 %. Виявлено, що у разі заправки автотранспортних засобів модифікованим паливом, що містить 15 % об. біодизелю, інтегральний індекс забруднення атмосферного повітря (13А5) знижується в середньому на 14,0 %, а інтегральний показник умовної сумарної токсичності відпрацьованих газів двигуна Кт зменшується на 11,6 %. У разі застосування дизельного палива, що містить розроблену присадку у концентрації 0,1 ± 0,01 % об., ці показники знижуються на 11,6 % та 18,1 % відповідно.

Вирішено науково-технічне завдання щодо налаштувань складових ПІД-регулятора автотракторних дизелів на стійку роботу в усьому швидкісному та навантажувальному діапазоні без погіршення паливної економічності. Проведено дослідження впливу складових регулювання на роботу автотранспортного дизеля. Розроблено детальну математичну модель всережимного електронного регулятора частоти обертання дизеля з реалізацією алгоритму ПІД-регулювання, підтриманням кута нахилу регуляторної гілки незалежного від частоти обертання колінчастого вала дизеля та відтворенням впливу вібрацій дизеля на роботу системи. Розроблено експериментально-розрахункову методику досліджень з визначення раціональних ПІД-параметрів в усьому швидкісному та навантажувальному діапазоні експлуатації автотракторного дизеля. Обгрунтовано введення 3-го вимірного масиву значень комплексного корегуючого коефіцієнта залежно від частоти обертання колінчастого вала та навантаження на двигун. Обгрунтовано введення в математичну модель розрахунку вібрацій корпусу дизеля. Проведено розрахункові дослідження з різними значення амплітуд вібрацій та проведено оцінку впливу налаштувань ПІД-складових реіулювання на наливну економічність за різних значень вібрацій.

В науковій статті необхідно вирішити наступні задачі: уточнення математичної моделі для визначення тягово-динамічних, паливно-економічних та екологічних показників мобільних енергетичних засобів; розробку методики теоретичних досліджень системи автоматичного регулювання, статичних та динамічних характеристик автотракторного дизеля з газотурбінним наддувом та мобільного енергетичного засобу. Досліджено робочі процеси автотранспортних засобів та машинно-тракторних агрегатів шляхом математичного моделювання та розробки відповідних алгоритмів і програм для розрахунків цих процесів за умов реальної експлуатації. Для теоретичних досліджень розроблено систему рівнянь, яка описує нелінійну математичну модель системи автоматичного регулювання частоти обертання автотракторного дизеля. Окрім диференційних рівнянь першого та другого порядку, в математичному моделюванні робочих процесів тягово-транспортних засобів використані рівняння, які описують експериментальні характеристики автоматичного регулятора, паливного насоса високого тиску, турбокомпресора і дизеля, а також механічні втрати двигуна та зовнішнє навантаження енергетичного засобу. Розроблена математична модель надає можливість визначити ефективність нових конструктивних, експлуатаційних та технологічних впроваджень, а також різних заходів щодо покращення паливно-економічних та екологічних показників автотранспортних засобів та машинно-тракторних агрегатів в експлуатаційних умовах. Вперше розроблено математичну модель "Тракторист" машинно-тракторний агрегат-дорога (поле)-, яка дозволяє проводити дослідження тракторних транспортних агрегатів за їздовим циклом із урахуванням процесу вирушення, розгону та сталого руху мобільного енергетичного засобу з переключенням передач. За умов затяжної економічної кризи, при відсутності необхідного обладнання, приладів та паливно-мастильних матеріалів, порівняльні дослідження мобільних енергетичних засобів можна провести завдяки розробленим математичним моделям із відповідними алгоритмами та програмами, які доведені до практичного використання. На ці комп'ютерні програми Український інститут інтелектуальної власності видав свідоцтва про реєстрацію авторського права за N 49285, N 49286 та N 49287 від 22 травня 2013 р.

Рассмотрена история развития дизельных двигателей для грузовых и легковых автомобилей, их преимущеста и недостатки. За последние 10 - 20 лет произошло ускоренное развитие дизельных двигателей как для легковых, так и для грузовых автомобилей. Значительно увеличились мощности, резко снизилась токсичность отработавших газов, главным образом за счет сокращения выбросов NOx и сажи. Было достигнуто значительное снижение шума, расхода топлива, улучшилась надежность, увеличились интервалы технического обслуживания, особенно для двигателей грузовиков. В результате всего этого дизели стали незаменимыми для всех типов транспортных средств и заняли значительную долю рынка силовых агрегатов (в Европе более 50 %).

Для вирішення проблеми перетворення енергії палива у дизельному двигуні з метою підвищення його ККД необхідно створити додаткові умови для турбулізації робочої суміші. Запропоновано в робочий процес двигуна впровадити з певною частотою надлишки повітря, які створюють додаткові очаги згоряння палива й тим самим більш динамічне перетворення енергії палива в динамічний процес руху поршня. Для реалізації запропонованої технології використовували дизельні двигуни та мікрохвильові перепади тиску в зоні робочого процесу, яку створено поршнем та камерою згоряння. Вирішення проблеми повноцінного згоряння палива та підвищення ККД дизельного двигуна відбувалося шляхом створення в поршні отворів з перепускними клапанами. Вперше запропоновано технологію та конструкцію поршня з технологічною порожниною, який відрізняється від попередніх конструкцій наявністю пнемо- та вібропресингу повітря в об'ємі камери згоряння, що дозволяє значно підвищити ККД двигуна. Основні результати проведеної роботи були запатентовані під назвою патенту "Спосіб пневмопресингу робочої суміші дизельного двигуна".

Підтверджено, що троостомартенситна структура високоміцного чавуну з рівномірно розподіленим дрібним кулястим графітом забезпечують необхідні експлуатаційні властивості поршневих кілець для двотактних двигунів. Встановлено, що структура та твердість поршневих кілець з високоміцного чавуну майже не змінюються під час рядової експлуатації у двотактних двигунах з хромованим циліндром. Якщо є небезпека роботи двигунів за критичних умов, що супроводжуються значними перегрівами, то найбільш бажаною структурою слід визнати перлітну, як більш стабільну, ніж бейнітну або мартенситну.