2024 № 2 Двигуни внутрішнього згоряння

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/82436

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 10 з 10

Автоматизація вимірювань теплових витрат двигуна в системи змащення та охолодження
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Триньов, Олександр Володимирович; Сівих, Дмитро Георгійович; Сергієнко, Антон Миколайович
Представлені результати проміжного етапу дослідження процесів теплообміну в швидкохідних дизелях автотракторного типу на перехідних режимах скидання-накиду навантажень, які є характерними для дизелів цього типу. На таких режимах спостерігаються, як засвідчують результати розрахунків теплонапруженого стану деталей, що формують об’єм камери згоряння, зокрема поршнів, випускних клапанів газорозподільного механізму, значні закиди розтягувальних і стискаючих напружень у порівнянні з роботою на усталених режимах. Саме це є причиною виникнення дефектів у вигляді тріщин на теплообмінних поверхнях зазначених деталей, обмежує моторесурс двигунів автотракторного типу. Для більш детального вивчення перехідних процесів, як основний підхід, пропонується використання загальновідомої методики теплобалансних випробувань швидкохідного дизеля, але з залученням засобів автоматизованої обробки результатів вимірювань в цифровій формі на усталених і перехідних режимах. The paper presents the results of an intermediate stage of the study of heat transfer processes in high-speed diesel engines of the automotive tractor type at transient load discharge-load-injection modes, which are characteristic of this type of diesel engines. In such modes, as evidenced by the results of calculations of the thermal stress state of combustion chamber parts, in particular pistons, exhaust valves of the gas distribution mechanism, significant tensile and compressive stresses are observed compared to operation at steady-state conditions. This is the reason for the occurrence of defects in the form of cracks on the heat exchange surfaces of these parts, which limits the service life of automotive tractor engines. For a more detailed study of transient processes, as the main approach, it is proposed to use the well-known method of heat balance tests of a high-speed diesel engine, but with the involvement of automated processing of measurement results in digital form at steady-state and transient modes.
Вибір параметрів газового змішувача для конверсії дизельного мотор-генератора у газодизельний
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Лєвтєров, Антон Михайлович; Авраменко, Андрій Миколайович
За літературними джерелами проаналізовано варіанти конверсії дизелів у двопаливні двигуни для роботи на будь якому горючому, зокрема, природному газі (ПГ). Метод конверсії з зовнішнім сумішоутворенням і запальною дозою рідкого палива передбачає підготовку газоповітряної суміші необхідного складу у спеціальному пристрої. Наведено методику вибору конструктивних параметрів газового змішувача для організації робочого процесу V-подібного дизельного двигуна типу 12Ч 15/17,5, конвертованого у газодизельний, який працює у складі мотор-генераторної установки резервного енергоживлення. Проаналізовано базову конструкцію - дизельного мотор-генератора. Проведено порівняльний розрахунок робочих процесів дизельного та газодизельного варіантів виконання (з запальною дозою дизельного палива 10%). Сформовано вимоги до конструкції та місця розташування газового змішувача. According to literary sources, options for converting diesel engines into dual-fuel engines for operation on any fuel, in particular, natural gas (NG), were analyzed. The conversion method with external mixture formation and an ignition dose of liquid fuel involves the preparation of a gas-air mixture of the required composition in a special device. The methodology for choosing the design parameters of the gas mixer for the organization of the work process of a V-shaped diesel engine type 12Ch 15/17.5, converted into a gas diesel, which works as part of a motor-generator unit of backup power supply, is given. The basic design of the diesel motor-generator was analyzed. A comparative calculation of the working processes of diesel and gas-diesel variants of execution (with an ignition dose of diesel fuel of 10%) was carried out. The requirements for the design and location of the gas mixer have been formed.
Використання платформи Arduino при дослідженні двигунів внутрішнього згоряння
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Кравченко, Сергій Сергійович; Кузьменко, Анатолій Петрович; Ободець, Дмитро Костянтинович
Сучасна вимірювальні системи, що використовуються при дослідженні двигунів внутрішнього згоряння потребують значних інвестицій. Універсальна платформа Arduino, пропонує готові потужні апаратні модулі збору даних (шилди) та управління, які працюють у широкому діапазоні частот і амплітуд сигналів, забезпечують їх аналіз і обробку, дозволяють реалізовувати управління обладнанням, а також мають порівняно не високу вартість та безкоштовне програмне забезпечення з стандартними бібліотеками. Вказані факти свідчать за високу актуальність використання платформи Arduino при дослідженні двигунів внутрішнього згоряння. Метою даної роботи є визначення можливостей та особливостей використання програмно-апаратної платформи Arduino при дослідженні процесів, що відбуваються в енергетичних силових установок із двигунами внутрішнього згоряння, раннього прототипування їх систем керування та діагностування. Modern measuring systems used in the study of internal combustion engines require significant investments. The universal Arduino platform offers ready-made powerful hardware modules for data collection (shields) and control, which work in a wide range of frequencies and signal amplitudes, provide their analysis and processing, allow to implement equipment management, and have a relatively low cost and free software with standard libraries. These facts testify to the high relevance of the use of the Arduino platform in the study of internal combustion engines. The purpose of this work is to determine the possibilities and features of using the Arduino hardware and software platform in the study of processes occurring in energy power plants with internal combustion engines, early prototyping of their control and diagnostic systems.
Використання технологій ІІoT в системах моніторингу та керування двигуном
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Ліньков, Олег Юрійович; Шевченко, Олексій Сергійович
Визначення параметрів роботи систем двигуна є дуже важливим для забезпечення його тривалої надійності. У сучасних енергетичних установках використовується велика кількість сучасних електронних компонентів (датчиків, контролерів та інше). Всі системи генерують величезний об'єм даних, які треба відслідковувати, обробляти та аналізувати, що в свою чергу створює виклики до шлюзів та серверів. Однак сучасний стан розвитку мікроконтролерів та їх потужність дозволяють використовувати туманні обчислювання, що може привести до більш ефективного використання, як енергетичної установки, так і систем передавання даних. Також використання сучасних мікроконтролерів та туманних обчислень дозволяє модернізувати старі енергетичні установки з мінімальними зусиллями та створювати нові інформаційні вузли моніторингу стану вузлів та систем двигуна та з легкістю поєднувати їх з вже існуючими на двигуні системами. Розглянуто вибір мікроконтролера та обґрунтування його типу для модернізації паливної системи дизельного двигуна. В паливній системи високого тиску дизельних двигунів відбуваються швидкоплинні процеси, які можна визначати по зміні тиску палива. Determining the operating parameters of engine systems is very important to ensure its long-term reliability. Modern power plants use a large number of modern electronic components (sensors, controllers, etc.). All systems generate a huge volume of data that must be tracked, processed and analyzed, which in turn creates calls to gateways and servers. However, the current state of development of microcontrollers and their power allow the use of fog computing, which can lead to more efficient use of both the power plant and data transmission systems. Also, the use of modern microcontrollers and fog computing allows modernizing old power plants with minimal effort and creating new information nodes for monitoring the state of nodes and engine systems and easily combining them with systems already existing on the engine. The selection of a microcontroller and justification of its type for the modernization of the fuel system of a diesel engine are considered. Rapid processes occur in the high-pressure fuel system of diesel engines, which can be determined by changes in fuel pressure.
Ефекти при дискретно-континуальному зміцненні елементів машин
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Ткачук, Микола Миколайович; Грабовський, Андрій Володимирович; Новіков, Максим Костянтинович; Ткачук, Микола Анатолійович; Кравченко, Сергій Олександрович; Льозний, Олег Сергійович
У роботі описані підходи до вирішення проблеми оперативного та ефективного підвищення технічних і тактико-технічних характеристик машин військового та цивільного призначення: танків, бронемашин, тепловозів, турбодетандерних електростанцій, установок автономного живлення стратегічних об’єктів тощо. Із цією метою розвиваються принципово нові методи зміцнення контактуючих елементів машин. Ці методи поєднують переваги дискретних та континуальних методів зміцнення, які натепер значним чином вичерпали свої можливості. Якісні особливості та переваги запропонованих дискретно-континуальних методів зміцнення потребують ефективної реалізації. Мова йде про обґрунтування прогресивних технічних рішень за критеріями міцності та довговічності. The work describes approaches to problem solving of operational and effective improvement of the technical and tactical characteristics of military and civilian machines: tanks, armored vehicles, diesel locomotives, turbo-expander power plants, autonomous power plants of strategic objects, etc. For this purpose, fundamentally new methods of strengthening of contacting machines elements are being developed. These methods combine the advantages of discrete and continuous strengthening methods, which have largely exhausted their capabilities by now. Qualitative features and advantages of proposed discrete-continuous strengthening methods require effective implementation. We are talking about the justification of progressive technical solutions based on the criteria of strength and durability.
Комбіновона система наддуву вітчизняного високофорсованого двотактного дизеля спеціального призначення
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Савченко, Анатолій Вікторович; Шелестов, Максим Сергійович
Сучасні тенденції в двигунобудуванні нерозривно пов’язані з удосконаленням силових агрегатів шляхом модернізації існуючих зразків. Впровадження форсованого до 1100 кВт дизеля типу ДН дозволяє підвищити ефективність та привести техніку у відповідність сучасним вимогам за короткий час і з меншими витратами. Ключовим методом удосконалення є модернізація системи наддуву, яка підвищує потужність без збільшення габаритів та маси двигуна, а також покращує техніко-економічні характеристики. Запропоновано комбіновану систему наддуву з турбокомпресором низького тиску (КНТ) та привідним компресором високого тиску (КВТ), які працюють спільно або окремо в залежності від режиму роботи. Використання математичної моделі робочого процесу дозволило провести розрахунково-експериментальне дослідження запропонованої системи на режимах максимальної потужності та максимального крутного моменту, підтверджуючи її високу ефективність. Застосування сучасних технологій та матеріалів, а також впровадження інноваційних методів проектування і моделювання дозволяє створювати більш надійні та довговічні силові агрегати. Modern trends in engine construction are inextricably linked to the improvement of power units by modernizing existing models. The introduction of a forced to 1100 kW diesel engine of the DN type allows to increase the efficiency and bring the equipment in line with modern requirements in a short time and with lower costs. The key method of improvement is the modernization of the supercharging system, which increases power without increasing the dimensions and weight of the engine, as well as improves technical and economic characteristics. A combined supercharging system with a low-pressure turbocharger (LPT) and a high-pressure drive compressor (HPT) is proposed, which work together or separately depending on the operating mode. The use of a mathematical model of the workflow made it possible to carry out a computational and experimental study of the proposed system in the modes of maximum power and maximum torque, confirming its high efficiency. The use of modern technologies and materials, as well as the introduction of innovative design and modeling methods, allows to create more reliable and durable power units.
Моделювання процесу сумішоутворення в двотактному дизельному двигуні
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Лал, Амір Гул; Парсаданов, Ігор Володимирович
Українське двигунобудування відіграло значну роль у створенні, виробництві, підвищенні ефективності двотактних дизелів із зустрічно-протилежно рухомими поршнями і забезпеченні ними найбільш високих показників із літрової та габаритної потужності. Результати виконаних на кафедрі ДтаГЕУ НТУ «ХПІ» досліджень вказають на існуючі резерви з подальшого вдосконалення, забезпечення показників світового рівня та формування перспективних характеристик двотактних дизельних двигунів серії 6ДН12/2х12. Подальші розробки із забезпечення нового рівня потужності не можуть бути втілені виключно оновленням допоміжних агрегатів та систем. Для створення перспективної енергетичної установки проблема повинна розглядатись у комплексі із розумінням фізичних та хімічних процесів, що перебігають у циліндрі двигуна. The Ukrainian engine industry played a significant role in the creation, production, and improvement of the efficiency of two-stroke diesel engines with opposed mooved pistons and providing them with the highest indicators of liter and overall power. The results of research carried out at the department of engines and hybrid power plants of NTU "KhPI" reveal existing reserves for further improvement, ensuring world-class indicators and forming promising characteristics of two-stroke diesel engines of the 6DN12/2x12 series. Further developments to ensure a new level of power cannot be implemented exclusively by updating auxiliary units and systems. To create a promising power plant, the problem must be considered in a complex with an understanding of the physical and chemical processes in the engine cylinder.
Науково-технічний і виробничий потенціал України щодо виготовлення наукоємної продукції дизелебудування
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Грицюк, Олександр Васильович; Кузьменко, Анатолій Петрович; Лазченко, Богдан Олексійович; Копилов, В'ячеслав Володимирович
В даній роботі зроблена спроба надати оцінку перспектив розвитку автомобільного дизелебудування в Україні, наявності та збереження науково-технічного і виробничого потенціалу для продовження виготовлення наукоємної продукції цієї вітчизняної підгалузі в сучасних умовах. На думку авторів виробники транспортних засобів в Україні швидко знайшли підтримку Держави щодо питання включення відносно найскладніших структурних одиниць конструкції автомобіля – двигуна і шасі, до переліку імпортних комплектуючих, так як виготовлення цих деталей вимагає високотехнологічних процесів із забезпеченням виготовлення деталей з низьким квалітетом. Висловлено і інші особисті думки авторів з приводу причин відсутності у складовій сучасного вітчизняного автомобілебудування виготовлення саме джерел енергії, що забезпечують економічний розвиток країни та вважаються наукоємною продукцією. In this work, an attempt is made to provide an assessment of the prospects for the development of automotive diesel engineering in Ukraine, the availability and preservation of scientific, technical and production potential for the continuation of the production of knowledge-intensive products of this domestic sub-industry in modern conditions. According to the authors, the manufacturers of vehicles in Ukraine quickly found the support of the State regarding the inclusion of the relatively most complex structural units of the car design - the engine and the chassis - in the list of imported components, since the manufacture of these parts requires high-tech processes that ensure the manufacture of low-quality parts. Other personal opinions of the authors have been expressed regarding the reasons for the absence of energy sources that ensure the economic development of the country and are considered science-intensive products in the modern domestic automotive industry.
Переваги та особливості використання технології цифрових двійників для стаціонарних газових двигунів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Іванов, Дмитро Ігорович; Білик, Сергій Юрійович
На даний момент у світі відсутня масова альтернатива енергетичним установкам основу яких складають двигуни внутрішнього згоряння. Такі енергетичні установки на цей час повністю освоєні у виробництві, вони – мобільні, не громіздкі, не залежать від погодних умов (наявність вітру і течії, як цього вимагають вітрові та гідроелектростанції). Різноманітність та доступність палива також є дуже великою перевагою використання двигунів внутрішнього згоряння. З іншого боку, двигуни є джерелом тепла, шуму та хімічного забруднення, а працюючи на викопних видах палива, вони сприяють негативним кліматичним змінам на планеті, тому питання підвищення паливної, економічної та екологічної ефективності в експлуатації двигунів на транспортних засобах є актуальним. At the moment, there is no mass alternative to power plants based on an internal combustion engine. Such power plants are mastered fully in production, they are mobile, not bulky, and do not depend on weather conditions (wind, current, etc.), as required by wind and hydroelectric power plants. The variety and availability of fuels is also a very big advantage in favour of internal combustion engines. On the other hand, engines are a source of heat, noise and chemical pollution, and by running on fossil fuels, they contribute to negative climate change on the planet, so the issue of improving the fuel, economic and environmental efficiency of vehicle engines is relevant.
Удосконалення емпіричної моделі граничних умов теплообміну поршня швидкохідного дизеля
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Пильов, Вячеслав Володимирович; Ліньков, Олег Юрійович; Марченко, Андрій Петрович
Рівень притаманної поршням температури є фактором, який у значній мірі впливає на їх надійність. Тому в дослідницькій діяльності та під час проєктування існує потреба в моделюванні температурного стану поршня з достатньою точністю і мінімальними затратами ресурсів і часу. Розглянуто принципові підходи до визначення граничних умов задачі теплопровідності поршня на основі критерійних рівнянь, математичних моделей високого рівня і емпіричних моделей. Через простоту і зручність використання на практиці розповсюдження набули останні, їх придатність до використання обмежується певною сукупністю режимів роботи одного чи близьких за конструкцією двигунів. Для добре дослідженого дизеля 4ЧН12/14 на базі даних чотирьох серій експериментальних випробувань в роботі здійснено удосконалення існуючих емпіричних моделей граничних умов, придатних для ідентифікації температурного стану поршня лише в межах окремих серій. Виконано обробку сукупності даних щодо виміряних температур в контрольних зонах поршня і знайдено лінійні апроксимуючі функції, що задовільно описують вплив потужності дизеля на зазначені температури. The level of temperature of ICE pistons is a factor that greatly affects their reliability. Therefore, the need to simulate the temperature state of pistons with sufficient accuracy and minimal allocation of resources and time exists in research and during design. Primary approaches for determining the boundary conditions of the problem of thermal conduction of the piston on the basis of criterion equations, high-level mathematical models, and empirical models are considered. The latter ones have become widespread by virtue of simplicity and ease of use in practice; their usability is limited to a certain set of operating modes of one engine or a few ones of a similar design. On the basis of data from four series of experimental tests for a well-studied diesel engine 4ChN12/14 the existing empirical models of boundary conditions, suitable for identifying the temperature state of the piston only within the respective separate series separately, are refined in the paper. Processing of the data set on the measured temperatures in the control zones of the piston was performed, and linear function approximations were found that satisfactorily describe the effect of diesel power on the specified temperatures.