Владимир Гугнин - Российские изобретатели XXI века

Аккумуляторная топливная система, или система типа Коммон Рэйл(англ. Common rail – общая магистраль), – система подачи топлива, применяемая в дизельных двигателях в последние годы. В системе типа Common rail насос высокого давления нагнетает дизельное топливо под высоким давлением (до 250,0 МПа, в зависимости от режима работы двигателя) в общую топливную магистраль существенного объема (гидравлический аккумулятор).

После защиты кандидатской диссертации Валерий Александрович Рыжов продолжил работу в отделе главного конструктора по машиностроению Коломенского завода. Его руководителем в то время был выдающийся конструктор, ученый и опытный наставник – Евгений Александрович Никитин. Он по праву признан одним из лучших российских специалистов в области машиностроения. Серьезный ученый, этот специалист являлся и продолжает оставаться лучшим примером для российских конструкторов.

За годы работы в конструкторском бюро Коломенского завода при непосредственном участии и под руководством Валерия Александровича Рыжова были созданы и модифицированы двигатели, нашедшие применение в самых разных промышленных областях – от военно-морского флота до атомных станций.

В 1998 году созданный на Коломенском заводе дизель-генератор 12Д49М в конкурсном соревновании с дизельными двигателями фирм MaK и Caterpillar показал отличные результаты в сравнительных эксплуатационных испытаниях на немецких железных дорогах.

Как бы это парадоксально ни звучало, но конструкторскому отделу, в котором трудится Валерий Александрович Рыжов, в 1999 году удалось создать железнодорожные дизельные двигатели для экспорта в Германию… На родину Рудольфа Дизеля! Германия была и остается центром дизелестроения. Все лучшие дизелестроительные фирмы находятся в этом государстве, испокон веков славящемся передовыми технологиями. Но однажды случилось невероятное: российский производитель выиграл тендер на поставку дизелей в Германию! Правда, европейские заказчики тут же поставили новым импортерам условие: российский двигатель должен соответствовать европейским экологическим нормам. Тогда главным конструктором Никитиным Евгением Александровичем была поставлена задача в кратчайшие сроки обеспечить эти стандарты. До этого времени экологическими показателями не очень занимались. Российские железнодорожники требовали от производителей экономию расхода топлива. А у немцев обеспечение экологических норм – в приоритетах. К решению непростой задачи подключились специалисты в области рабочего процесса, топливной аппаратуры и испытатели. И выход был найден!

В результате конструкторы получили два патента на метод организации рабочего процесса и конструкцию топливной аппаратуры. Проблема была снята благодаря применению трехфазного впрыска топлива. На Западе это называют многофазным впрыском. То есть за один рабочий процесс в цилиндр несколько раз впрыскивается топливо. Сначала применяли два впрыска за один рабочий процесс, потом стали применять три впрыска: первая фаза, вторая и третья. Причем сделано это было без электроники. Специалистам удалось спроектировать такой топливный насос, такую плунжерную пару – основной элемент насоса, – которая обеспечила три фазы. Причем каждую фазу пришлось оптимизировать. И тут дело дошло до уникальных явлений. Когда конструкторы начертили эту плунжерную пару, которая теоретически должна обеспечить три фазы, мастера в цехе заявили, что ее сделать невозможно. Она оказалась настолько сложной, что никто не брался за ее технологическое создание. Идея конструкторов казалась невыполнима. Но!

«Пришлось вспомнить то, чем я занимался когда-то на заводе, – рассказывает Валерий Александрович. – Я попросил в цехе дать мне заточной станок, инструмент. И главные элементы пары сделал сам, собственноручно. Вот тут мне очень пригодилось мое первое образование станочника. В техникуме у нас была экспериментальная группа конструкторов. И мы проходили серьезную практику в цехах. Фактически нас учили работать на любом станке: на шлифовальном, фрезерном, токарном, расточном. Если меня сейчас поставить к станку, то, думаю, я сделаю любую деталь. Один год я работал расточником на заводе. В общем, деталь, от которой зависел экспорт наших дизелей в Германию, сделать удалось. Разумеется, я сделал первый вариант, который просто продемонстрировал возможности изготовления. Потом к изготовлению подключились уникальные специалисты, и все поняли, что это можно сделать. Первый вариант продемонстрировал возможности трехфазного впрыска. Далее мы очень быстро создали конструкцию двигателя со сниженным выбросом вредных составляющих отработанных газов. Вот это решение и позволило выполнить европейские экологические требования. В результате мы поставили в Германию целую серию двигателей. Это был уникальный случай. Технический мир недоумевал: “Как это так?! На родину дизелестроения, где такие мощные дизельные заводы, Коломенский завод будет поставлять дизели, да еще с европейскими нормами экологии?” Это было в 1999 году, эти двигатели в Германии до сих пор эксплуатируются».

В конкурсе ремоторизации немецких локомотивов участвовало несколько компаний: Коломенский завод, MaK, Caterpillar. В результате сравнительных испытаний российский двигатель 12Д49М выиграл. Германская сторона приняла решение ремоторизировать свой парк тепловозов двигателями Коломенского завода.

В середине августа 2001 года в Германии был подписан контракт с Немецкими железными дорогами на поставку 64 дизелей 12Д49М для ремоторизации тепловозов ТЭ109, поставленных в советское время. Технические решения, воплощенные конструкторами Коломенского завода в дизелях 12Д49М, соответствовали требованиям Немецких железных дорог, в том числе обеспечили скорость движения составов, как пассажирских, так и грузовых, 140 км/ч.

Трехфазная подача топлива была реализована конструкторами Коломенского завода с помощью гидромеханики. Без электронных систем управления. Хотя электронный регулятор частоты на двигателе стоял. Но эти три фазы впрыска были обеспечены именно настройкой топливной системы механическим способом. В наши дни уже эксплуатируются конструкции, которые позволяют три фазы обеспечивать с помощью электронных систем топливоподачи. Но первая идея и само исполнение были уникальны.

Изготовление оригинальных деталей, которые обеспечили трехфазную подачу, было очень непростым. Так или иначе, новая система подачи топлива в дизельном двигателе заработала! И вот, по странному совпадению, именно после внедрения на Коломенском заводе этого ноу-хау на Западе начался бум использования систем многофазного впрыска топлива. Можно считать это совпадением. В мировой истории науки и техники таких совпадений отмечено немало. А можно считать, что европейские коллеги российских ученых, так сказать, «заимствовали» наше изобретение. Сегодня система многофазного впрыска является непременным условием экологической безопасности локомотивных дизельных двигателей. Но «пионерами» этой разработки были, все-таки, специалисты Коломенского завода и института.