Двигуни внутрішнього згоряння
Постійне посилання на фонд
Офіційний сайт http://dvs.khpi.edu.ua/
У публікаціях журналу розглядаються фундаментальні і прикладні проблеми сучасного двигунобудування, приводяться результати наукових досліджень, які виконані викладачами та науковцями вищої школи та НАНУ, аспірантами, докторантами, фахівцями галузевих установ, виробничих підприємств України і зарубіжжя, аналізуються проблеми, які пов'язані з удосконаленням конструкцій, експлуатацією, технологією виробництва двигунів внутрішнього згоряння.
Рік заснування: 2002. Періодичність: 2 рази на рік. ISSN 0419-8719 (Print)
Новини
Видання включене в Перелік наукових фахових видань України та присвоєна категорія «Б». Наказ МОН України №409 від 17.03.2020 р.
Переглянути
Перегляд Двигуни внутрішнього згоряння за Назва
Зараз показуємо 1 - 20 з 35
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Accounting the emissions of engine fuel vapors in the criteria-based assessment of the ecological safety level of power plants with reciprocating ice exploitation process(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Kondratenko, Olexandr Mykolayovych; Andronov, Volodymyr Anatoliyovych; Polishchuk, Tetiana Ruslanivna; Kasionkina, Natalia Dmytrivna; Krasnov, Viacheslav AnatoliyovychThis study proposed the approach and method on its basis for carrying out of the calculated assessment of the values of the comprehensive fuel and environmental criterion of Prof. I. Parsadanov as the indicator of the ecological safety level of the exploitation process of power plants with diesel reciprocating internal combustion engine, considering the mass hourly emissions of engine fuel vapor caused by the phenomena of large and small breathing of reservoirs. The purpose of the study is to develop the method for taking into account the parameters of pollutant emissions into the environment, such as motor fuel vapors due to the phenomena of large and small breathing of the power plant fuel tanks, as an independent factor of ecological safety. The calculated assessment according to the proposed method is carried out considering the properties of engine fuel, degree of a fuel tank filling, features of model of the engine operation, daily difference of atmospheric air temperature and settings of the respiratory valve of the tank. It is found that considering the emission of engine fuel vapors caused by the phenomenon of small breathing has almost no effect on the level of environmental safety, but for the option of taking into account the effect of the phenomenon of large breathing, such an effect is significant. The scientific novelty of the obtained results is that for the first time a method for considering the emission of engine fuel vapors caused by large and small breathing of fuel tanks of reciprocating internal combustion engines in complex criteria-based assessment of ecological safety. The practical value of the obtained results is that they are suitable for quantitative and qualitative assessment of the studied effects and development on this basis of technical solutions and organizational measures to reduce or eliminate them by developing appropriate environmental protection technology with actuators on a methodological basis of environmental safety management system, including the use of other steady standardized testing cycles as models of engine operation.Документ Enhanced diagnostic techniques for marine diesel engines: achieving imo decarbonization compliance(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Varbanets, Roman; Minchev, Dmytro; Savelieva, Iryna; Rodionov, Andriy; Mazur, Tetiana; Psariuk, Sviatoslav; Bondarenko, VyacheslavThis paper discusses hardware-based methods for monitoring the operational parameters of marine diesel engines and online mathematical modeling techniques (digital twins) for calculating the emissions of CO₂, NOx, soot, and other harmful pollutants. It is demonstrated that measuring and analyzing the engine's vibrational diagrams in parallel with gas pressure diagrams in the cylinders allows the evaluation of the actual fuel injection and gas distribution timings. The obtained data is used to refine the mathematical model of the engine's working process, which determines the engine's indicator parameters and power, as well as the emission of harmful substances that need to be monitored in compliance with current IMO requirements. The authors have accumulated experience in using the discussed hardware-based methods for diagnosing marine engines during operation. The hardware and software methods discussed have been implemented into a real-time system for in-service diagnostics of marine engines. The system is designed based on a modern dual-core controller with high performance and low power consumption, incorporating a high-speed ADC with sufficient capability to monitor the working process with a 0.1-degree crankshaft rotation resolution for all types of marine main and auxiliary engines. The system also utilizes wireless data transmission technology. A contemporary Android/iOS smartphone or tablet serves as the computational and graphical component of the system. This real-time system enables the utilization of all the advantages of parallel pressure and vibroacoustic analysis, including real-time determination of key operating parameters, identification of top dead center position, and evaluation of fuel delivery and gas distribution phases. Additionally, it harnesses the benefits of employing a digital twin—an online mathematical model of the engine cylinder's working process. These solutions will enhance diagnostic quality and, ultimately, improve the operational efficiency of marine engines by reducing operational costs and extending the period of reliable, trouble-free operation.Документ Improving the accuracy of systems for gravimetric control of particulate matter in exhaust gases of transport diesel engines(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Polyvianchuk , A. P.; Khreshchenetskyi, V. L.; Antonuk, O. P.; Mitko, M. V.; Dmitrieva, A. V.The requirements of regulatory documents ⎼ UNECE Regulations R-49, R-96, international standard ISO 8178, etc. were analyzed regarding the technical characteristics and conditions of use of reference full-flow and alternative partial-flow systems (tunnels) for diluting the exhaust gases of transport diesel engines with air and carrying out gravimetric control of the content of solid particles in them. The world and domestic experience of operating dilution tunnels of various types - full-flow with 1st and 2nd dilution lines and partial-flow mini- and micro-tunnels and partial-flow mini- and micro-tunnels were studied, which made it possible to establish empirical dependencies for evaluating the degree of influence of the temperature regimes of gas sampling on the accuracy of measurements of mass emissions particulate matter in different modes of diesel operation. Mathematical models have been developed to determine the sample temperatures of diluted exhaust gases in tunnels of various types and to estimate the resulting measurement error of the normalized average operational emission of diesel particulate matter ⎼ the PM indicator. Based on the results of environmental tests of transport diesel engines 1Ch12/14 and 4ChN12/14 according to the 13-step ESC test cycle and developed mathematical models, calculation studies were carried out to assess the effect on the accuracy of a mini-tunnel with a diameter of 10 cm and a micro-tunnel with a diameter of 3 cm of the sampling temperature regimes, which were compared with a reference tunnel with a diameter of 46 cm. The research results proved the expediency of adjusting the temperature of the sample in the micro-tunnel to increase its accuracy by eliminating the significant methodical errors of measuring the PM indicator, which amount to -1.6 ... -1.7%. It was established that in the mini-tunnel the corresponding errors are not significant and amount to -0.3 ... -0.4%, which indicates that there is no need to adjust the temperature of the sample in this system.Документ Аналіз існуючих систем наддуву та перспективи застосування електричного приводу у агрегатах наддуву(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Лал, Амір Гул; Шелестов, Максим СергійовичВ роботі проведено аналіз сучасних рішень по підвищенню потужності двигунів за рахунок удосконалення системи повітряпостачання. Розглянуті одноступеневі та багатоступеневі схеми наддуву з газовим, механічним та комбінованим зв'язком у декількох варіаціях, виявленні їх позитивні та негативні сторони для сучасного машинобудування. Найпростішою та найпоширенішою є схема з газовим зв'язком між поршневою частиною і ТКР, але у випадку для двотактних дизельних двигунів треба зважати на особливості робочого процесу, де на малих обертах енергії вихлопних газів недостатньо для приведення в дію турбокомпресора. Другим варіантом є схеми з механічним зв'язком, де вали турбіни та компресора поєднані з валом двигуна за допомогою механічної передачі. Також можлива схема, при якій компресор і турбіна можуть бути окремо з'єднані з колінчастим валом дизеля. Таке рішення забезпечує синхронну роботу компресора і поршневого двигуна на усіх режимах, сприяє кращому газообміну, покращує показники на перехідних режимах та пускові властивості. Одним з вдалих рішень для двотактних дизелів є розробка комбінованих систем наддуву з проміжним охолоджувачем повітря, які вже вважаються багатоступеневими системами. Розділяються вони загалом на дві схеми, в одній схемі привідний компресор - ступінь високого тиску, а ТКР - низького тиску, друга схема навпаки. Для двотактних дизелів набув чинності та став більш відомим саме перший варіант. За останні 7 років підхід до вдосконалення системи наддуву набув деяких змін, одни з трендів є Electric Boosting Systems та впровадження цих систем для громадських автомобілів. Одними з перших були компанії Audi, Daimler, Land Rover, які почали оснащувати свої автомобілі електронаддувом. На даний час амбасадорами цієї теми можна вважати такі великі компанії як BorgWarner та Garrett. Так, наприклад, підрозділ AMG спільно з фірмою Garrett розробили та презентували серійний електротурбонаддув. Проблема використання електричного приводу в системах наддуву набуває більшого розголосу в останній час, та вже є змога зробити висновок щодо наяви великого потенціалу та можливості використання подібних розробок для вітчизняних двотактних дизельних двигунів.Документ Багатокритеріальна оцінка контактної взаємодії дискретно-континуально зміцнених деталей(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Ткачук, Микола Миколайович; Марченко, Андрій Петрович; Кравченко, Сергій Олександрович; Ткачук, Микола Анатолійович; Веретельник, Олег Вікторович; Грабовський, Андрій Володимирович; Веретельник, Віктор ВолодимировичУ статті розглядається вплив властивостей матеріалів на контактну взаємодію зміцнених деталей конструкцій. Для оброблення цих деталей застосовується технологія дискретно-континуального зміцнення. Контактуючі деталі виготовлені із різних матеріалів. З одного боку – деталь із алюмінієвого сплаву. На її поверхні вирощується мікрошар оксидної кераміки. З іншого боку – чавунна або стальна деталь, у поверхневі шари якої індентовано електроіскровим методом архіпелаг зон зміцненого матеріалу. Тобто перша деталь оброблена континуально, а друга – дискретно. Досліджується вплив властивостей матеріалів у зонах зміцнення на контактну взаємодію таких деталей. Розроблені рекомендації стосовно вибору матеріалів та технологічних режимів дискретно-континуального зміцнення. Зокрема, установлено, що характер розподілу контактного тиску та напружень за Мізесом суттєво залежить від поєднань значень модулів пружності шару оксидної кераміки на алюмінієвій деталі та зони дискретного зміцнення на чавунній деталі. При цьому зі зростанням модуля пружності матеріалу зон дискретного зміцнення відбувається якісна зміна цих розподілів. Контактний тиск у центральній частині області контакту спочатку набуває мінімуму, а потім – максимуму. У той же час, вплив модуля пружності шару оксидної кераміки на алюмінієвій деталі - менш виражений. Відносний рівень контактного тиску та напружень за Мізесом змінюється у дослідженому діапазоні варіювання модулів пружності матеріалів зон континуального та дискретного зміцнення у досить широкому коридорі. Отже, можна управляти рівнем контрольованих величин. А відтак – є можливість обґрунтування вибору того чи іншого матеріалу, а також конструктивних та технологічних рішень при створенні тих чи інших елементів конструкцій. Важливе значення для обґрунтування раціональних технічних рішень вузлів нових конструкцій має не тільки рівень контактного тиску та напружень за Мізесом. Контактна взаємодія визначає розподіл навантажень між елементами конструкцій, що певним чином безпосередньо впливає на їх напружено-деформований стан та міцність. Також на додаток запускається серія процесів і станів: тертя, зношування, навантаженість. Вони залежать від розподілу контактних сил. Отже, із фізичної точки зору реалізується "мультифізичний" процес, а із технічної – багатокритеріальний. У результаті, на кожному із етапів виникає низка конкуруючих вимог та обмежень, які слід брати до уваги при обґрунтуванні раціональних технічних рішень нових виробів, зокрема, двигунів внутрішнього згоряння.Документ Використання біогазу як сировини і моторного палива в енергетиці і на транспорті(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Лісовал, Анатолій АнатолійовичВ статті на підставі світових тенденцій, законодавчих стимулів для кліматично безпечного розвитку галузей економіки обґрунтовано місце біогазу як сировини і моторного палива в декарбонізації енергетики і транспорту України. Для зменшення викидів парникових газів більшість країн здійснюють перехід від викопних видів палива до відновлювальних джерел енергії. В країнах ЄС до енергії з відновлювальних джерел з "зеленим" маркуванням (Green Deal) прирівняли енергію отриману від спалювання природного газу. В Україні законодавчо біометан закріплено як альтернативне газове паливо аналогічне природному газу. Сировиною для біометану є біогаз. Біометан в Україні не виробляють у промислових масштабах через відсутність спеціальних технологій очистки і збагачення на біогазових станціях. В Україні необхідно почати виробляти біометан у промислових об'ємах і задіяти інфраструктуру природного газу для транспортування біометану. Існуюча кількість і якість очисних технологій на біогазових станціях дозволяють використовувати біогаз як самостійне паливо в когенераційних установках у безпосередній близькості від біогазових станцій. Розрахунок теплового балансу приводного газового двигуна 8Ч10/8,8 показав, що крім генерації 30 кВт електричної енергії можна отримати додатково до 162 МДж теплової енергії без залучення відбору теплоти від системи мащення. При генерації лише електричної енергії к.к.д. установки за номінального режиму становить близько 30 %, а при когенерації – збільшується до 75 %. Наступний крок – це використання біогазу як добавки до природного газу в поршневих ДВЗ на автомобілях, автобусах та спеціальній сільськогосподарській техніці місцевого або регіонального рівня. Результати досліджень газового ДВЗ 8Ч10/8,8 забезпечили перехід від кількісного до якісного регулювання паливної суміші природного газу з добавками біогазу. Для сумішевого палива розроблено алгоритм взаємозалежного регулювання. Із зростанням навантаження частка біогазу зменшується, суміш збагачується природним газом. При навантаженні 75 % і більше збагачення паливної суміші відбувається інтенсивніше.Документ Газові двигуни внутрішнього згоряння в системах підвищення ефективності паливних елементів об'єктів великої енергетики(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Бганцев, Валерій Микитович; Лєвтєров, Антон МихайловичВ запропонованій статті аналізується потенціальна можливість підвищення ефективності енергетичного комплексу з газовою турбіною та твердооксидними високотемпературними паливними елементами, до структури якого інтегровано допоміжний поршневий газовий двигун внутрішнього згоряння. Природний газ (метан ) використовується як енергетичний носій. Предметом дослідження є показники робочого процесу допоміжного двигуна при його роботі на сумішевому газовому паливі (монооксид вуглецю ⎼ метан) змінного складу. Дослідження проведені розрахунково-аналітичним методом з використанням спрощеної методики розрахунку робочого циклу поршневого двигуна. Розглядається рішення декількох проблем: утилізація викидів оксиду вуглецю на виході з паливних елементів під час їх прогрівання; забезпечення додаткового джерела електричної енергії для живлення пристроїв конверсії метану та додаткового джерела теплоти для його паро-плазмової конверсії; утилізація оксиду вуглецю та залишків неповної конверсії метану. Розрахункові дослідження показників робочого процесу допоміжного газового двигуна потужністю 100 кВт на сумішевому паливі змінного складу (оксид вуглецю - метан) показують його стабільну роботу при відповідній корекції системи регулювання паливоподачі. Величина ефективного коефіцієнту корисної дії у всьому діапазоні змін складу газової суміші мало змінюється (від 0,369 до 0,380). Його зростання спостерігається зі збільшенням частки метану в сумішевому паливі. Середній ефективний тиск циклу практично не змінюється, а максимальний тиск циклу при роботі двигуна у всьому діапазоні змін у складі суміші становить на рівні 8,0 МПа. Спостерігається невелика зміна максимальної температури зі збільшенням частки метану в паливній суміші ⎼ (від 2117 К до 2048 К). Дослідження засвідчили про ефективність запропонованого способу покращення екологічних та економічних характеристик енергетичного комплексу з паливними елементами, шляхом включення в його структуру допоміжного газового двигуна з мінімально витратною адаптацією для роботи на сумішевому паливі змінного складу.Документ Двигуни внутрішнього згоряння і навколишнє середовище(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Марченко, Андрій Петрович; Парсаданов, Ігор Володимирович; Строков, Олександр ПетровичВирішення енергетичних і екологічних проблем є одною із основних задачею сучасності. В даній публікації відзначена роль двигунів внутрішнього згоряння, в першу чергу дизельних двигунів, в світовій енергетиці і конкретно в автомобільному транспорті, споживанні природних ресурсів, негативному впливі на навколишнє середовище і глобальному потеплінні. Наведені, напрямки подальшого підвищення ефективності дизельних двигунів і енергетичних установок автомобільного транспорту. Ці напрямки пов’язані із реалізацією існуючих резервів з підвищення ККД двигунів, удосконаленням конструкції, підвищенням технологічності, покращенням екологічних показників і використанням альтернативних видів палива, а також існуючими на часі у сучасній цивілізації проблемами використання потужних мобільних енергетичних установок на транспорті, будівництві, як окремо, то у сільському господарстві, а загалом при раціональному природокористуванні, у військових засобах тощо. Провідна роль ДВЗ як енергетичної установки для автотранспорту в майбутньому буде доповнена при розширенні застосування гібридних установок, що складається з дизельного двигуна, електрогенератора, приводних електродвигунів, накопичувача електроенергії, систем мікропроцесорного керування та оптимального регулювання. Сьогодні гібридні установки на базі ДВЗ мають зростаюче використання на пасажирському транспорті для міських і міжміських перевезень, є незамінними в окремих технологіях сільгоспвиробництва, військової техніки, встановлюватися на особистий транспорт. При цьому, для гібридних силових установок з ДВЗ концепція удосконалення таких установок трансформується у бік забезпечення підвищення експлуатаційного ККД, економічної та екологічної ефективності на усіх експлуатаційних режимах роботи при забезпеченні високого рівня форсування самих ДВЗ, відповідної надійності і ресурсу в експлуатації.Документ Деякі питання оцінки енергоефективності суден в умовах енергетичного переходу у внутрішньому судноплавстві(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Суворов, Петро Семенович; Тарасенко, Тетяна Владиславівна; Залож, Віталій ІвановичДосліджується проблема оцінки енергоефективності внутрішнього судноплавства. Дослідження зосереджені на аналізі сучасного стану та досягненні цілей переходу до еконавігації. Підкреслюється важливість розробки нових стратегій та рішень для підвищення ефективності судноплавства в умовах енергетичного переходу. Аналізуються існуючі методики та підходи до вимірювання ефективності споживання палива та викидів CO₂, а також вплив енергоефективних технологій на судноплавні системи. Звертається увага на використання альтернативних палив та оптимізацію швидкості як способи зниження споживання палива та викидів. Особлива увага приділяється дунайському судноплавству, де для перевезення вантажів використовуються великотоннажні каравани. Аналізуються технологічні особливості цього виду перевезень та навігаційні умови, що можуть впливати на енергоефективність суден. Пропонуються заходи для покращення ефективності судноплавства. Автори пропонують новий підхід до формування індексу енергоефективності, який враховує специфіку судноплавства, а саме великотоннажні каравани та умови навігації. Цей підхід дозволяє визначити рівень енергоефективності суден у контексті енергетичного переходу, не обмежуючись лише вимірюванням викидів CO₂. Зазначається, що недостатня забезпеченість навігаційних умов може впливати на енергоефективність суден, зокрема шляхом збільшення опору води та необхідності використання більшої потужності для руху. Автори розглядають можливість застосування нових технологій та рішень, які допоможуть знизити споживання палива та покращити енергоефективність суден у таких умовах та пропонують нові підходи до вимірювання та оцінки енергоефективності судноплавства. У результаті проведених досліджень запропоновано підхід до трансформації форми індексу енергоефективності для суден внутрішнього плавання, який дозволяє уникати обмежень вимірювання лише викидів CO₂ і надає можливість комплексного оцінювання енергоефективності суден. Запропонований підхід сприятиме більш точній оцінці та порівнянню різних суден в контексті енергетичного переходу, дозволяючи враховувати їхню продуктивність та витрати палива в реальних умовах судноплавства. Результати дослідження можуть бути корисними для вчених та фахівців у галузі внутрішнього судноплавства для розробки ефективних стратегій та політик з питань зменшення викидів парникових газів та поліпшення енергоефективності суден.Документ Дослідження високоефективного охолоджувача наддувного повітря(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Савченко, Анатолій Вікторович; Шелестов, Максим СергійовичНа теперішній час двигуни внутрішнього згоряння набули поширення в якості джерел механічної енергії в багатьох сферах людської діяльності. Саме двигуни внутрішнього згоряння були та залишаються найбільш розповсюдженими на транспорті, де, зазвичай, висуваються жорсткі вимоги до масогабаритних характеристик двигунів та енергетичної установки в цілому. З метою задовільнення цих вимог відбувається постійне підвищення рівня форсування двигунів. Для дизелів найбільш поширеним технічним заходом, який забезпечує підвищення рівня форсування двигуна при майже незмінних масогабаритних характеристиках є збільшення тиску наддуву. Проте, в результаті стискання повітря відбувається підвищення його температури, яке пропорційне ступеню підвищення тиску повітря в компресорі. Підвищення температури повітря обумовлює зменшення масового заряду циліндрів, а отже, суттєве погіршення умов перебігу процесу згоряння палива. Також це викликає збільшення рівня максимальних температур циклу, що в свою чергу спричиняє підвищення термічних навантажень та швидкості утворення оксидів азоту в циліндрах дизеля. Наведене вище обумовлює актуальність задач з впровадження ефективних охолоджувачів наддувного повітря в сучасних високофорсованих транспортних дизелях. Ця технічна задача може бути вирішена з використанням повітряних чи рідинних охолоджувачів. В рамках статті розглядається рідинний охолоджувач, оскільки в порівнянні з повітряним він може бути виконаним більш компактним, дозволяє досягти значно меншої довжини та об’єму впускного тракту, а також спростити компонування впускного тракту в складі енергетичної установки в цілому, що є пріоритетним для дизелів, які розглядаються. В статті розглядається вплив конструктивних параметрів рідинного охолоджувача наддувного повітря на його габаритні характеристики та гідравлічний опір потоку наддувного повітря, що протікає крізь охолоджувач. Таким чином, в статті наведено дані, що свідчать про можливість виконання компактного високоефективного охолоджувача наддувного повітря при збереженні його гідравлічного опору на прийнятному рівні шляхом вибору раціональних параметрів.Документ Дослідження ефективності програмованого ізокінетичного пробовідбірника для систем екологічної діагностики теплових двигунів і котелень(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Полив'янчук, Андрій Павлович; Грицук, Ігор Валерійович; Погорлецький, Дмитро Сергійович; Полив'янчук, Наталія Миколаївна; Єфімов, Олексій СергійовичРоботу присвячено вирішенню актуальної науково-практичної задачі створення універсального пробовідбірного пристрою для систем екологічного діагностування теплових двигунів і котельних установок різного призначення. Забезпечення ізокінетичного режиму відбору проби з вихлопної труби (ВТ) двигуна є більш складним завданням ніж проведення аналогічного пробовідбірного процесу в димовій трубі котельні, оскільки, відпрацьовані гази двигунів характеризуються коливаннями статичних тисків у ВТ з амплітудою до ±500 Па., що потрібно враховувати в роботі пробовідбірного обладнання. В ході досліджень на основі аналізу світового та вітчизняного досвіду виробництва і використання обладнання для екологічної сертифікації ДВЗ і котелень створено програмований ізокінетичний пробовідбірник (ІКТ), який дозволяє відбирати пропорційну частину газової проби з повного потоку відпрацьованих газів у ВТ енергетичної установки з точністю ±3%. Розроблено безмоторний і моторний випробувальні стенди для моделювання та досліджень газодинамічних процесів у випускних системах двигунів і котельних установок, які забезпечують можливість варіювання параметрів газових потоків - масової витрати, швидкості, температури, статичного тиску, швидкісного напору в діапазонах: 15 - 55 г/с; 5…30 м/с, 20…180 °С, 0…2,5 кПа, 10 - 550 Па, відповідно. На базі створених випробувальних стендів встановлено емпіричні залежності для визначення перепадів статичних тисків між трубопроводами ІКП і ВТ, при яких забезпечується ізокінетичний режим відбору проби, від динамічного напору газового потоку у ВТ. За допомогою даних залежностей здійснюється SMARTуправління програмованим ІКП. Проведено експериментальне відпрацювання програмованого ІКП у складі мінітунелю МТ-1 в ході екологічних випробувань дизеля 1ЧН12/14 на окремих режимах та за циклом ESC, встановленого Правилами ЄЕК ООН R-49. Результати досліджень підтвердили відповідність створеного пробовідбірного пристрою нормативним вимогам до його конструкції та точності визначення коефіцієнту відбору проби.Документ Еволюційний розвиток дизелів автотранспорту: екологічні та економічні показники(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Марченко, Андрій Петрович; Парсаданов, Ігор Володимирович; Рикова, Інна ВіталіївнаНа прикладі найбільш поширених у використанні дизельних двигунів вантажного автомобільного транспорту розглянуто вимоги, що ставляться до екологічних та економічних показників цих двигунів, еволюційний їх розвиток за останні десятиріччя та, відповідно, зміну впливу на навколишнє середовище і споживання природних ресурсів. Автомобільний транспорт за обсягом перевезень значно перевершує усі інші види транспорту та є основними споживачами дефіцитних вуглеводневих нафтових палив; і вважається найбільш суттєвими забруднювачем навколишньої атмосфери токсичними речовинами, що містяться у відпрацьованих газах двигунів. За останні роки при розробці, впровадженні у виробництво та використанні в експлуатації впровадженні суттєві зміни, у конструкції, технології виготовлення, організації робочого процесу, вдосконалення систем дизельних двигунів, що забезпечують подачу палива і повітря, очистку відпрацьованих газів від шкідливих викидів в навколишнє середовище. Аналіз зміни вимог, досягнутого рівня економічних і екологічних показників дизельних двигунів вантажного автотранспорту проведено за допомогою паливно-екологічного критерію. Наведені розрахунки і узагальнення отриманих результатів дослідження дають змогу визначити зміни у витратах на паливо та відшкодування екологічних збитків від шкідливої дії відпрацьованих газів двигунів на навколишнє середовище при вироблені одиниці потужності в експлуатації, коефіцієнт відносних експлуатаційних екологічних витрат, безпосередньо паливно-екологічного критерій та навести кількісну оцінку про еволюційний розвиток дизельних двигунів вантажних автомобілів. За результатами виконаного дослідження встановлено, що паливо-екологічна ефективність дизельних двигунів вантажних автомобілів за останні 30 років зросла у 4,17 рази, головним чином за рахунок зменшення викидів в навколишнє середовище шкідливих речовин відпрацьованих газів.Документ Забезпечення та розвиток організації викладання дисципліни "Випробування ДВЗ" в умовах застосування дистанційного навчання(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Грицюк, Олександр Васильович; Сулима, Оксана ОлександрівнаПродовжено ознайомлення фахівців двигунобудівної галузі, науковців, викладачів, докторантів, аспірантів і студентів навчальних закладів з майже 100-річною історією викладання дисципліни "Випробування ДВЗ". Описані реалії викладання цієї дисципліни в умовах воєнного стану науково-педагогічними працівниками, які виїхали в інші регіони країни з місця постійного проживання і продовжують працювати у дистанційному режимі. Зроблено поділ досвідом організації он-лайн занять у синхронному режимі щодо курсу-ресурсу "Випробування ДВЗ" на навчальному сайті ХНАДУ. Показано, що основним критерієм оцінки любих розробок з ДВЗ, спрямованих на підвищення економічності, енергетичних або екологічних якостей двигунів – є випробування. При цьому велике значення має організація навчального процесу у ЗВО за дистанційною формою, і особливо на період воєнного стану, з визначенням платформи для проведення занять і забезпечення комплексного використання наявних технічних засобів комунікації, сайтів мережі Інтернет, месенджерів та існуючих додатків до операційних систем. Продемонстровано, що при будь-яких несподіванках з відключенням електроенергії гарантоване забезпечення безперебійного дистанційного навчання здійснюється при раціональному застосуванні резервного автономного генератора, портативної зарядної станції та повербанка. При цьому особливу увагу треба приділяти вибору та налагодженню ланцюгів під’єднання складових елементів до створеної системи електроживлення.Документ Застосування лиття вакуумним всмоктуванням залізо-вуглецевих сплавів для виробництва деталей двигунів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Клименко, Леонід Павлович; Прищепов, Олег Федорович; Андрєєв, В'ячеслав Іванович; Щесюк, Олег Володимирович; Случак, Олександр Ігорович; Болан, КонгЗастосування технології лиття вакуумним всмоктуванням залізо-вуглецевих сплавів для виробництва деталей двигунів внутрішнього згоряння дасть підвищення їх якості та зносостійкості, збереження металу, зменшення викидів. Технологія широко використовується для кольорових сплавів. В той же час вимагає ретельної науково-практичної підготовки її впровадження для залізо-вуглецевих сплавів (включаючи чавуни) в сучасному двигунобудуванні. Проблемні задачі постають при удосконаленні пневмосистеми вакуумного всмоктування (великі обсяги газовиділення), стійкості металопроводу (термічне перенавантаження в високотемпературному розплаві чавуну), стабілізації мікроструктури виливка (високошвидкісна кристалізація). Автори пропонують для металопроводу використовувати спеціалізований титановий сплав ВТ3-1, для якого в статті обраховано теплові навантаження при циклічній роботі в режимі "заглиблення – виймання" за використання чавунів марки СЧ25 та ВЧ50-1,5. Для надійної роботи металопроводу та відсутності утворення затвердіння розплаву на його внутрішній поверхні, була розроблена методика теплового розрахунку, яка дозволяє визначити час відводу теплоти перегріву розплаву згідно з діаметром металопроводу. Пневмосистему вакуумної установки доповнено запатентованим газоструминним ежектором, який в поєднанні з потужною цеховою системою стисненого повітря забезпечує повне газовідведення. Застосовуючи розроблений закон зміни розрядження між атмосферним тиском і тиском у порожнині форми автори статті регулюють швидкість кристалізації виливків, що дозволяє формувати в мікроструктурі значно дрібніші фази перліту та зменшувати присутність фериту. На підприємстві ТДВ "Первомайськдизельмаш" за технологією вакуумного лиття отримані заготовки направляючих втулок клапанів двигуна 6ЧН25/34 з чавунів СЧ25 та ВЧ50-1,5 а також маслоти поршневих кілець з чавуну ВЧ50-1,5. Отримані деталі показали підвищений ресурс на 15-30%. Технологію вакуумного лиття рекомендовано для залізо-вуглецевих сплавів при виробництві деталей двигунів.Документ Концептуальні основи дискретно-континуального зміцнення елементів двигунів та турбодетандерних установок(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ткачук, Микола Миколайович; Грабовський, Андрій Володимирович; Ткачук, Микола Анатолійович; Марченко, Андрій Петрович; Кравченко, Сергій ОлександровичОсновна увага у статті приділяється проєктно-технологічним заходам, які спрямовані на забезпечення підвищених технологічних характеристик двигунів та турбодетандерних установок. Зокрема, розроблена удосконалена концепція технології дискретно-континуального зміцнення елементів конструкцій. Ця концепція полягає у поєднанні проєктних та технологічних заходів у єдиному технічному рішенні. Завдяки такому розширеному простору параметрів забезпечується більша результативність кінцевого синтезованого рішення. Так, на прикладі аналізу напруженодеформованого стану представницького фрагменту контактуючих деталей конструкцій визначено закономірності впливу проектних і технологічних параметрів на характеристики міцності: обґрунтовані такі набори параметрів, які забезпечують підвищену міцність контактуючих деталей та їх довговічність. Також знижується тертя у спряженні деталей. Крім того, підвищується ККД механізму, у який входять контактуючі деталі, піддані зміцненню. Як результат – підвищення технологічних характеристик двигунів, турбодетандерних установок та інших машин, деталі яких піддані дискретно-континуальному зміцненню. У цілому розроблена концепція спрямована на різке підвищення службових характеристик елементів конструкцій. Для цього формуються цільові функції. Ці цільові функції мінімізуються або максимізуються у розширеному параметричному просторі. Для цього створюється параметрична модель напружено-деформованого стану фрагмента дискретно-континуально зміцнених тіл. Ця модель дає можливість досліджувати вплив проєктних та технологічних параметрів та трибомеханічні властивості контактуючих тіл. Шляхом цілеспрямованого варіювання властивостей матеріалів, форми та розмірів зон дискретного та континуального зміцнення можливо досягти підвищених трибомеханічних характеристик пари контактуючих тіл.Документ Концептуальні положення щодо забезпечення надійності поршнів форсованих дизелів протягом заданого ресурсу(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Марченко, Андрій Петрович; Ліньков, Олег Юрійович; Пильов, Вячеслав Володимирович; Ликов, Сергій Валентинович; Аріан, Расул; Пильов, Володимир ОлександровичПроектування сучасних енергетичних установок передбачає проведення розрахункових досліджень щодо відповідності конструкції закладеним параметрам надійності та забезпечення ресурсу. Проте трапляються випадки, коли конструкція, яка за розрахунками є працездатною, в експлуатації виходить з ладу навіть не наблизившись до межі свого ресурсу, а інколи – ще безпосередньо на початку експлуатації. Такі випадки трапляються через те, що матеріали, задіяні в конструкції, працюють на межі своєї міцності, а інколи і перетинаючи її. Ці факти пов'язані з постійним підвищенням потужності енергетичних установок. Таким чином, стає необхідним доповнення відомих моделей з врахування комплексу факторів, що впливають на фізичну і параметричну надійність конструкції. В роботі проведено аналіз публікацій та поставлено задачі дослідження, проаналізовано основні проблеми втрати фізичної і параметричної надійності поршня, як одного з найбільш термонавантажених елементів конструкції дизеля, проаналізовано термонапружений стан характерних критичних зон поршня, показано шляхи забезпечення надійності поршнів через корегування температурного стану конструкцій. За результатами аналізу проведено удосконалення моделі прогнозування надійності теплонапружених зон деталей циліндро-поршневої групи, запропоновано відповідну схему інтегрованого програмного комплексу та сформульовано вимоги щодо його застосування. В основу підходу покладено застосування критерію фізичної надійності конструкцій та двох критеріїв їх параметричної надійності – від зношення пар тертя та не перевищення межі повзучості матеріалу. Проведена робота дозволяє отримати конструкцію, що буде гарантовано відповідати вимогам з фізичної та параметричної надійності. Також показано необхідність подальшого напряму робіт в напряму розширення відомостей щодо властивостей матеріалів, які застосовують в конструкціях.Документ Методика визначення порогу повзучості матеріалу поршня для оцінки параметричної надійності його бічної поверхні(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Ліньков, Олег Юрійович; Пильов, Вячеслав Володимирович; Ликов, Сергій Валентинович; Пильов, Володимир ОлександровичПостійне підвищення питомої потужності двигунів призводить до роботи матеріалів, що утворюють камеру згоряння, на межі їх міцності та зменшення надійності конструкцій двигунів. Передбачення надійної роботи елементів конструкції двигуна стає все більш актуальним і вимагає наявності відповідних методик для такої оцінки. За найбільш показовий елемент камери згоряння взято поршень. Він працює при значних термічних навантаженнях і саме його поверхні можуть працювати на межі призначених показників надійності. Аналіз публікацій показав актуальність поставленої задачі через зафіксовані випадки втрати параметричної надійності поршня з цілого ряду причин. Для забезпечення параметричної надійності бічної поверхні поршня під час проектування необхідно застосовувати додатковий критерій, якій повинен враховувати значення порогу повзучості матеріалу в продовж експлуатації. В роботі відмічена специфічність багатьох матеріалів – незначна тривалість першої стадії повзучості – їх зміцнення. В дослідженні розглянуто схему деформування критичної зони юбки поршня при визначенні порогу повзучості матеріалу за традиційною методикою та при врахуванні факту наявності стадії повзучості початкового зміцнення матеріалу. Встановлено відмінності результатів при врахуванні властивостей незміцненого та зміцненого поршневого алюмінієвого сплаву АК12М2МгН внаслідок повзучості. Показано, що результати досліджень щодо порогу повзучості незміцненого алюмінієвого сплаву слід враховувати в оцінках параметричної надійності бокової поверхні поршнів форсованих за потужністю двигунів. Саме для цієї зони межа повзучості матеріалу найбільше відрізняється для зміцненого і незміцненого матеріалу. Наступний напрям робіт пов'язано з визначенням порогу повзучості інших матеріалів та застосування отриманих даних в критерії параметричної надійності.Документ Обгрунтування параметрів послідовної гібридної силової установки легкового автомобіля(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Осетров, Олександр Олександрович; Кравченко, Сергій Сергійович; Чучуменко, Богдан СергійовичВикористання гібридних силових установок на автомобільному транспорті дозволяє суттєво покращити динаміку руху і комфортність керування автомобілем, знизити його експлуатаційну витрату палива і викиди шкідливих речовин з відпрацьованими газами. У зв’язку з великою кількістю вживаних автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння (ДВЗ) в Україні інтерес представляє їх конвертація на гібридний силовий привід. Проте аналіз літератури виявив вкрай обмежену інформацію щодо робіт в цьому напрямку. В роботі запропоновано методику вибору параметрів елементів послідовного гібридного силового приводу на базі вживаного автомобіля Сhevrolet Lacetti. Методика заснована на використанні математичних моделей робочого процесу двигуна внутрішнього згоряння, динаміки розгону автомобіля, визначення параметрів послідовної гібридної силової установки на режимах європейського випробувального циклу NEDC. З використанням розроблених математичних моделей визначено номінальну потужність тягового електричного двигуна 86 кВт, номінальну та максимальну частоти обертання його вала, відповідно 1860 і 7000 хв⁻¹. Показано, що автомобіль розганятиметься до 100 км/год за 11,4 с, що цілком задовольняє умовам комфортного руху в міських умовах. У складі гібридної енергоустановки двигун внутрішнього згоряння працює на одному режимі. В роботі обґрунтовано вибір режиму роботи двигуна внутрішнього згоряння, де він має найкращу паливну економічність. При цьому його потужність складає 34 кВт, а частота обертання колінчастого вала - 2200 хв⁻¹. Відповідно потужність генератора струму складатиме 30 кВт при частоті обертання валу 2200 хв⁻¹. В роботі проаналізовано вплив ємності акумуляторної батареї, наявності рекуперації енергії гальмування, робочого діапазону зміни ємності акумуляторної на середню експлуатаційну витрату палива ДВЗ. Показано, що збільшення ємності акумуляторної батареї, наявність рекуперації, розширення робочого діапазону зміни ємності акумуляторної батареї призводять до покращення експлуатаційної паливної економічності двигуна внутрішнього згоряння. За результатами розрахункових досліджень обрано максимальну ємність акумуляторної батареї 1,3 кВт·год, робочий діапазон зміни ємності – 0,8 кВт·год. Використання елементів з такими параметрами дозволить забезпечити середньо експлуатаційну витрату палива ДВЗ 6,5 л/100км, а за наявності рекуперації енергії гальмування – 6 л/100 км.Документ Обробка індикаторних діаграм у задачах побудови цифрових профілів робочого процесу суднових двигунів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Рибальченко, Микола Євгенович; Білоусов, Євген Вікторович; Марченко, Андрій Петрович; Савчук, Володимир Петрович; Бутко, Вадим ПетровичПри експлуатації суднових двигунів внутрішнього згоряння широко застосовується процедура індиціювання робочого процесу на визначених режимах експлуатації з подальшим аналізом індикаторних діаграм та порівнянням отриманих результатів з еталонними, отриманими під час заводських випробувань двигуна. Однак загальна тенденція на світовому флоті до зменшення комерційних швидкостей суден з одного боку та використання жорстких графіків руху з іншого боку призвели до того, що в більшості випадків неможливо провести індиціювання за процедурами, прописаними в правилах технічної експлуатації двигунів. Таким чином, обслуговуючим персоналом втрачається можливість об'єктивно оцінювати поточний технічний стан двигуна та визначити необхідний перелік профілактичних заходів з технічного обслуговування та ремонту, що, безумовно, впливає на ефективність роботи двигунів та безпеку судноплавства загалом. Одним з ефективних шляхів вирішення цієї проблеми є застосування цифрових профілів робочих процесів двигуна, які характеризують їх перебіг у всьому діапазоні робочих режимів. За допомогою цифрового профілю можливо отримати розрахункову еталонну індикаторну діаграму, яка може бути використана для порівняння з отриманою під час планового індиціювання двигуна на будь-якому режимі його роботи. Основою для побудови цифрових профілів можуть слугувати результати приймально-здавальних стендових випробувань двигуна заводом-виробником. Однак враховуючи досить тривалий термін експлуатації суднових двигунів, протоколи випробувань зазвичай існують тільки в растровому форматі, що значно ускладнює обробку наведених у них результатів індиціювання, яке, частіш за все, виконувалося з застосуванням механічних індикаторів. Для використання цієї інформації для побудови цифрових профілів авторами була запропонована методика обробки таких індикаторних діаграм, викладена в попередніх статтях. Однак, ефективність формування цифрових профілів суттєво залежить від якості базових діаграм, по яких ці профілі будуються. Процедурі обробки таких діаграм присвячена дана стаття.Документ Обґрунтування складу пневматичної системи для локального багатоконтурного охолодження деталей автотракторного дизеля(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Триньов, Олександр Володимирович; Сівих, Дмитро ГеоргійовичСерія моторних стендових та безмоторних експериментів, проведених на кафедрі двигунів та гібридних енергетичних установок НТУ "ХПІ", показали високу ефективність локального повітряного охолодження теплонапружених деталей ДВЗ, зокрема деталей випускного клапанного вузла газорозподільного механізму в автоматизованому режимі. Однак, в проведених випробуваннях використовувався стаціонарний повітряний компресор з живленням від електромережі 220 В з накопиченням повітря у балоні великої місткості. Реалізація системи локального охолодження на енергетичних установках, в основному потужних вантажних автомобілів, потребує включення в систему автоматичного керування охолодження автономного, встановленого на транспортному засобі пневматичного компресора з електроприводом із живленням від бортової електромережі та накопиченням повітря у ресивері з компактними розмірами. Проведено огляд конструктивних рішень та аналіз компонентного складу пневматичних систем автотракторних транспортних засобів. Розглянуті вимоги щодо якості та безпеки пневматичних систем транспортних засобів та їх елементів. Наведені технічні характеристики повітряних компресорів. Обрано схему пневматичної системи локального багатоконтурного охолодження деталей автотракторного дизеля. На прикладі обраного повітряного компресора з електричним приводом Maximum Performance 24V компанії ARB (Австралія) виконані оціночні розрахунки часу роботи до робочого тиску у ресивері 10 бар. Визначене електричне навантаження на бортову мережу 24 В транспортного засобу у вигляді витрати струму в середньому за цикл наповнення. Визначений максимальний струм споживання компресором, дана оцінка витрати струму за годину за умови сумірного чередування циклів наповнення ресивера та його спустошення.