<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="EDITORIAL" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Bulletin Samara State Agricultural Academy</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin Samara State Agricultural Academy</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1997-3225</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">23614</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/23614</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>ТЕХНОЛОГИИ, СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ  И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>TECHNOLOGY, MEANS OF MECHANIZATION AND POWER EQUIPMENT  IN AGRICULTURE</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>ТЕХНОЛОГИИ, СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ  И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">DETERMINATION OF DOWNLOADING OF AUTOTRACTOR DIESEL WITH  GAS-TURBINE BACKGROUND ON THE TEMPERATURE OF WORKED GASES  AND THE FREQUENCY OF ROTATION OF THE TURBOCHOMPRESSOR SHAFT</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАГРУЗКИ АВТОТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ С ГАЗОТУРБИННЫМ НАДДУВОМ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ И ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА ТУРБОКОМПРЕССОРА</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Иншаков</surname>
       <given-names>Александр Павлович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Inshakov</surname>
       <given-names>Aleksandr Pavlovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>kafedra_mes@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Курбаков</surname>
       <given-names>Иван Иванович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kurbakov</surname>
       <given-names>Ivan Ivanovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>mrsu2@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Курбакова</surname>
       <given-names>Мария Сергеевна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kurbakova</surname>
       <given-names>Mariya Sergeevna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>m.s.kurbakova@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>аспирант технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>graduate student of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Гаранин</surname>
       <given-names>Сергей Анатольевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Garanin</surname>
       <given-names>Sergei Anatolyevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>garanin33@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>аспирант сельскохозяйственных наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>graduate student of agricultural sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">N.P. Ogarev Mordovian State University</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">ФГБОУ ВО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва»</institution>
     <city>Саранск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">FSBEI HE Ogarev Mordovia State University</institution>
     <city>Saransk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>3</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>57</fpage>
   <lpage>63</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/23614/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/23614/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Цель исследований – разработка метода оценки загрузки автотракторного дизеля с газотурбинным наддувом по температуре отработавших газов и частоте вращения вала турбокомпрессора. Разнообразие машин и орудий, используемых в сельском хозяйстве, затрудняет выбор оптимального режима работы мобильных машин из-за ограниченности данных полевых испытаний, в свою очередь эффективность эксплуатации мобильной техники во многом зависит от правильного выбора режима работы её силовой установки. При усложнении техники становится труднее выбирать режим эффективной эксплуатации. В статье предлагается использовать информацию о тепловом состоянии от-работавших газов совместно с частотой вращения вала турбокомпрессора. Для проведения исследования выбран двигатель Д-245 Минского моторного завода. Двигатели данной марки в составе машин-но-тракторного агрегата не имеют встроенных систем контроля загрузки. Исследования проводились с использованием обкаточного тормозного стенда КИ-5543 ГОСНИТИ, позволяющего нагружать ис-пытуемый дизель во всем диапазоне установившихся скоростных режимов, наиболее характерных для условий эксплуатации. Фиксирование данных осуществлялось с помощью аналогового-цифрового преобразователя и компьютера с установленной программой PowerGraph Professional (версия 3.3.9). Результатами исследований подтверждено, что изменение характера показателей теплового состояния и частоты вращения вала турбокомпрессора происходит в точке номинальной мощности, в условиях возникновения неисправностей мощностные параметры двигателя изменяются, смещается и точка перегиба. Информация о тепловом состоянии двигателя внутреннего сгорания и частоты вращения вала турбокомпрессора может быть использована при построении систем мониторинга показателей мощности двигателя, и в том числе для целей оценки технического состояния двигателя в процессе эксплуатации.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The purpose of the research is to develop a method for assessing the loading of a motor diesel engine with gas turbine supercharging by the exhaust gas temperature and the speed of the turbocharger shaft. The variety of ma-chines and tools used in agriculture makes it difficult to choose the optimal mode of operation of mobile machines due to the limited data of field tests, in turn, the efficiency of operation of mobile equipment depends largely on the correct choice of the mode of operation of its power plant. With the complication of technology becomes more diffi-cult to choose the mode of effective operation. The article proposes to use information about the thermal state of exhaust gases together with the speed of the turbocharger shaft. The D-245 engine of Minsk motor plant was se-lected for the study. Engines of this brand as part of the machine and tractor unit do not have built-in load control systems. The studies were carried out using the KI-5543 GOSNITI brake test bench, which allows to load the tested diesel in the entire range of the established speed modes, the most typical for the operating conditions. Data re-cording was carried out using an analog-to-digital Converter and a computer with the installed program Power-Graph Professional (version 3.3.9).The results of the research confirmed that the change in the nature of the ther-mal state and speed of the turbocharger shaft occurs at the point of rated power, in the conditions of faults, the pow-er parameters of the engine change, and the inflection point shifts. The use of information on the thermal condition of the internal combustion engine and the speed of the turbocharger shaft can be used in the construction of moni-toring systems of engine power, including for the purpose of assessing the technical condition of the engine during operation.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>: двигатель</kwd>
    <kwd>температура</kwd>
    <kwd>частота</kwd>
    <kwd>стенд</kwd>
    <kwd>турбокомпрессор</kwd>
    <kwd>загрузка</kwd>
    <kwd>дизельный</kwd>
    <kwd>испытательный</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>engine</kwd>
    <kwd>temperature</kwd>
    <kwd>frequency</kwd>
    <kwd>test bench</kwd>
    <kwd>turbo</kwd>
    <kwd>loaded</kwd>
    <kwd>diesel</kwd>
    <kwd>test</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Эффективность эксплуатации мобильной техники во многом зависит от правильного выбора режима работы её силовой установки. От режима работы двигателя зависит надежность и экономичность мобильной техники. Опытный оператор мобильной машины интуитивно может выбрать режим загрузки двигателя на уровне 90-100 процентов, добиваясь минимального удельного расхода топлива. При усложнении техники становится труднее выбирать режим эффективной эксплуатации. Часто работа мобильных машин происходит в режиме перегрузки [2, 6, 7].Цель исследования – разработка метода оценки загрузки автотракторного дизеля с газотурбинным наддувом по температуре отработавших газов и частоте вращения вала турбокомпрессора.Задача исследования – изучение закономерностей изменения мощностных показателей ДВС с ГТН в условиях регуляторной характеристики с перегрузочной ветвью.Материалы и методы исследования. Для проведения исследования был выбран двигатель Д-245 Минского моторного завода, имеющий широко распространение. Двигатели данной марки не имеют встроенных систем контроля загрузки в составе машинно-тракторного агрегата.Исследования проводились с использованием обкаточного тормозного стенда КИ-5543 ГОСНИТИ, позволяющего нагружать испытуемый дизель во всем диапазоне установившихся скоростных режимов, наиболее характерных для условий эксплуатации. Фиксирование данных осуществлялось с помощью аналогового-цифрового преобразователя и компьютера с установленной программой PowerGraph Professional (версия 3.3.9).В ходе исследований фиксировалась частота вращения коленчатого вала двигателя, частота вращения вала турбокомпрессора и температура отработавших газов перед турбиной, мощностные показатели двигателя. Измерение частоты вращения коленчатого вала двигателя осуществлялось штатным датчиком. Для измерения частоты вращения вала турбокомпрессора был разработан оптический датчик частоты вращения [3]. Датчик встраивается во впускной коллектор перед компрессорным колесом турбокомпрессора. На компрессорное колесо наносится световозвращающая метка. Фотодиод датчика фиксирует отраженный оптический луч и формирует импульс. Измерение температуры отработавших газов осуществлялось хромель алюмелевой термопарой. Для её крепления был изготовлен переходник. Переходник устанавливался между турбокомпрессором и выпускным коллектором. Использование переходника позволяет измерять температуру газа внутри коллектора [5].Сигналы с датчиков через АЦП заносятся в ПК, где в дальнейшем обрабатываются в программном комплексе PowerGraph Professional (версия 3.3.9). Использование комплекса позволяет проводить частотную модуляцию сигнала. Результаты исследований. Построены зависимости частоты вращения коленчатого вала двигателя, температуры отработавших газов от мощности на коленчатом валу двигателя (рис. 1). Из рисунка видно, что на участке от 0 до 67 кВт графики имеют практически линейную зависимость и достигают значений 536℃ , а обороты коленчатого вала – 2200 об/мин. На участке перегрузки графики изменяют свой характер, но при этом не изменяют своего вектора.   Рис. 1. Зависимость частоты вращения коленчатого вала двигателя, температуры отработавших газовот мощности двигателя ММЗ Д-245 Получены зависимости частоты вращения вала турбокомпрессора и температуры отработавших газов от мощности двигателя ММЗ Д-245 (рис. 2). Зависимости интенсивности нарастания температуры и частоты вращения вала турбокомпрессора на участке от 0 до 67 кВт практическилинейные, температура достигает значений 536℃ , а обороты вала турбокомпрессора –101400 об/мин. На участке перегрузки графики изменяют свой характер, причем изменяется и вектор: для температуры он также возрастает, но с большей интенсивностью, а для частоты вращения вала турбокомпрессора – снижается. Причем для графиков при соблюдении масштабности наблюдается характерное пересечение в точке, соответствующей номинальным оборотам двигателя.В связи с этим авторы статьи предлагают использовать данную особенность в процессе эксплуатации мобильной техники для определения оптимальной загрузки двигателя, оснащенного системой наддува. Методика получения исходных графиков может быть различной, но на взгляд авторов оптимальным будет метод получения их при пробном проезде трактора с агрегатом, осуществив получение характеристики путем изменения сопротивления рабочей машины, либо изменением скоростного режима (если возможно технологически), причем необходимость измерения тягового сопротивления отсутствует. В практике использования мобильных машин также необходимо учитывать и то, что в процессе работы параметры машины могут изменяться, в том числе и по причине возникновения неисправности [1]. В этой связи, используя данный подход, были получены аналогичные зависимости в условиях развития различных неисправностей двигателя при испытании на стендеКИ 5543 ГОСНИТИ.   Рис. 2. Зависимость частоты вращения вала турбокомпрессора и температуры газаот мощности двигателя ММЗ Д-245 Построены графики для предельного состояния засоренности воздушного фильтра (рис. 3), полученного при помощи устройства имитации засоренности, разработанного авторами статьи, основанного на принципе дросселирования и динамического измерения разряжения на участке воздушный фильтр – турбокомпрессор. Эксперимент показал, что характер графиков совпадает с таковым для исправного состояния, но при этом точка условного пересечения графиков смещается, снижение частоты вращения вала турбокомпрессора происходит при 96600 об/мин при мощности61 кВт.Получены графики для случая некорректной работы байпасного клапана (рис. 4), а именно для случая раннего открытия клапана. Эксперимент показал, что характер графиков совпадает с таковым для исправного состояния, но при этом точка условного пересечения графиков смещается, изменение вектора частоты вращения вала турбокомпрессора происходит при 61600 об/мин при мощности 61,6 кВт.   Рис. 3. Зависимость температуры выхлопных газов, скорости вращения вала турбокомпрессораот реализуемой мощности двигателя ММЗ Д-245 при засорении воздушного фильтра   Рис. 4. Зависимость температуры выхлопных газов, скорости вращения вала турбонагнетателяот реализуемой мощности двигателя ММЗ Д-245 с байпасным входом турбины Графики для случая повышенного противодавления на выпуске (например при засорении сажевого фильтра) представлены на рисунке 5. Имитация неисправности в процессе проведения эксперимента осуществлялась при помощи устройства имитации, основанного на принципе дросселирования и динамического измерения давления газа на участке турбина – сажевый фильтр. Эксперимент показал, что характер графиков совпадает с таковы для исправного состояния, но при этом точка условного пересечения графиков смещается, изменение вектора частоты вращения вала турбокомпрессора происходит при 61600 об/мин при мощности 61,6 кВт.  Рис. 5. Зависимость температуры выхлопных газов и скорости вращения вала турбокомпрессораот реализуемой мощности двигателя ММЗ Д-245 при противодавлении в выхлопной системе Были также проведены эксперименты при наличии утечек газа после компрессора (рис. 6)в результате нарушения герметичности впускного тракта. Данная неисправность была проимитирована путем открытия перепускного клапана, ранее вмонтированного на впуске после компрессора. Эксперимент показал, что характер графиков совпадает с таковы для исправного состояния, но при этом точка условного пересечения графиков смещается, изменение вектора частоты вращения вала турбокомпрессора происходит при 82800 об/мин при мощности 59,1 кВт.  Рис. 6. Зависимость температуры выхлопных газов, скорости вращения вала турбокомпрессораот реализуемой мощности двигателя ММЗ Д-245 при наличии утечек газа после компрессора Заключение. Использование информации о температуре отработавших газов и частоте вращения вала турбокомпрессора может быть принято в качестве варианта при построении систем мониторинга показателей мощности двигателя, и в том числе для целей оценки технического состояния двигателя в процессе эксплуатации.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Иншаков, А. П. Определение неисправностей газотурбинного наддува двигателя / А. П. Иншаков, А. Н. Кувшинов, И. И. Курбаков [и др.] // Сельский механизатор. - 2018. - № 1. - С. 34-35.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Inshakov, A. P. Determination of faults of a gas turbine boost engine / A. P. Inshakov, A. N. Kuvshinov, I. I. Kur-bakov [et al.] // Selskiy Mechanizator. - 2018. - № 1. - P. 34-35.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Иншаков,  А. П. Информационные средства для повышения надежности использования мобильной техники / А. П. Иншаков, С. С. Капитонов, В. А. Филин [и др.]  // Сельский механизатор. - 2018. - № 1. - С. 41-43.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Inshakov, A. P. Information tools to improve the reliability of the use of mobile technology / A. P. Inshakov, S. S. Kapitonov, V. A. Filin [et al.] // Selskiy Mechanizator. - 2018. - № 1. - P. 41-43.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Иншаков, А. П. Использование динамических характеристик двигателя и турбокомпрессора для диагно-стирования систем газотурбинного наддува / А. П. Иншаков, И. И. Курбаков, М. С. Курбакова // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2017. - № 3. - С. 34-39.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Inshakov, A. P. Use of the dynamic characteristics of the engine and turbocoupes-Sora to diagnose super-charging system / A. P. Inshakov, I. I. Kurbakov, M. S. Kurbakova // Bulletin of the Samara state agricultural Acade-my. - 2017. - № 3. - P. 34-39.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Лянденбурский, В. В. Встроенная система диагностирования турбокомпрессоров дизелей / В. В. Лян-денбурский, А.П. Иншаков, И.И. Курбаков [и др.] // Интернет-журнал Науковедение. - 2015. - Т.7, № 4(29). - С. 84.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Lyandenburskiy, V. V. The Integrated system of diagnosing turbochargers dizelei / V. V. Lyandenburskiy, A. P. Inshakov, I. I. Kurbakov [et al.] // The Internet journal Naukovedenie. - 2015. - Vol. 7, № 4 (29). - P. 84.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Иншаков, А. П. Способ диагностирования системы воздухоподачи тракторного дизеля // А. П. Иншаков, И. И. Курбаков, А. Н. Кувшинов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2014. - № 3. - С. 67-71.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Inshakov, A. P. Method of diagnosing system of air supply tractor diesel // A. P. Inshakov, I. I. Kurbakov, A. N. Kuvshinov // Bulletin of the Samara state agricultural Academy. - 2014. - № 3. - P. 67-71.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Колпаков, В. Е. Разработка методов и средств теплового контроля мощностных показателей мобильно-го сельскохозяйственного агрегата / В. Е. Колпаков // Нива Поволжья. -  2016. - № 4 (41). - С. 80-88.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kolpakov, V. E. Development of methods and means of thermal control of power indicators of the mobile agri-cultural unit / V. E. Kolpakov // Niva Povolzhya. - 2016. - № 4 (41). - P. 80-88.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Картошкин, А. П. Методологические аспекты научных исследований по созданию способа дистанцион-ного теплового контроля мощностных показателей мобильного сельскохозяйственного агрегата / А. П. Картошкин, В. Е. Колпаков // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2015. - № 39. - С. 309-314.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kartoshkin A. P. Methodological aspects of research on the establishment of SPO-soba remote heat control power indicators mobile agricultural equipment / A. P. Kartoshkin, V. E. Kolpakov // Bulletin of Saint-Petersburg state agrarian University. - 2015. - №39. - P. 309-314.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
