Кафедра "Двигуни та гібридні енергетичні установки"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/54

Офіційний сайт кафедри http://web.kpi.kharkov.ua/diesel/glavnaya

Від 2022 року кафедра має назву "Двигуни та гібридні енергетичні установки", первісна назва – "Двигуни внутрішнього сгоряння".

Кафедра "Двигуни внутрішнього згоряння" (ДВЗ) заснована 9 липня 1930 року у Харківському Механіко машинобудівному інституті. Читання курсів по ДВЗ розпочали на механічному факультеті ще в 1910 році, дисципліну "ДВЗ" і проєктування ДВЗ протягом 1910-1913 рр. читав граф Сергій Йосипович Доррер. Спеціальність "ДВЗ" у Харківському технологічному інституті була організована в 1918 році. У її джерел, а пізніше й кафедри ДВЗ стояв Василь Трохимович Цвєтков (1887–1954).

Від 1980 року вона є базовою серед українських закладів вищої освіти з моторобудування. За час існування кафедра підготувала понад 4000 випускників. Сьогодні на кафедрі навчається понад 200 студентів. Обсяг ліцензійного набору є одним з найбільших в університеті.

Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту енергетики, електроніки та електромеханіки Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут".

У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють: 2 доктора технічних наук, 6 кандидатів технічних наук; 2 співробітника мають звання професора, 5 – доцента. Серед викладачів кафедри 3 лауреата Державної премії України, 2 лауреата премії Кабінету міністрів. Від 2001 року по 2016 рік кафедру очолював Заслужений діяч науки і техніки України, лауреат Нагороди Ярослава Мудрого Академії наук Вищої школи України, Лауреат державної премії в галузі науки і техніки 2008 року, професор, доктор технічних наук, проректор університету з наукової роботи – Андрій Петрович Марченко.

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 11

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 Олександрович
Постійне 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.
Обгрунтування параметрів послідовної гібридної силової установки легкового автомобіля
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Осетров, Олександр Олександрович; Кравченко, Сергій Сергійович; Чучуменко, Богдан Сергійович
Використання 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.
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 Володимирович
У 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.
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 Олександрович
Проектування 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.
Порівняльна оцінка повзучості поршневих алюмінієвих сплавів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Марченко, Андрій Петрович; Пильов, Володимир Олександрович; Ліньков, Олег Юрійович; Ликов, Сергій Валентинович
В роботі розглянуто питання надійності роботи матеріалів поршнів при форсуванні двигунів. Саме збільшення літрової потужності двигунів, при забезпеченні сучасних екологічних та економічних вимог, є на сьогодні одним з основних напрямів роботи двигунобудування. Згідно з дослідженнями, повзучість матеріалу значною мірою впливає на надійність деталей двигунів внутрішнього згоряння. Найбільш термічно-навантаженим елементом двигуна слід відзначити поршень. Основними критичними зонами для нього можна виділити: кромку камери згоряння, зону поршневих кілець та юбку поршня. Поява задирів на юбці поршня інколи спостерігається навіть в процесі обкатки двигуна при його форсуванні. Таким чином можна говорити про актуальність проблеми виявлення причин досягнення критичного стану матеріалу поршня. На основі цих даних з’являється можливість розробки заходів для забезпечення надійної роботи конструкції поршня. Серед найбільш поширених матеріалів для виготовлення поршнів є сплави алюмінію АЛ25 і АК4. Хімічний склад цих сплавів значно різниться. У дослідженні отримано коефіцієнти для розрахунку швидкості повзучості, на перших двох стадіях, для цих матеріалів. Проведено ідентифікацію розрахунку деформації повзучості алюмінієвих сплавів при різних рівнях напруження, для різних температур. Визначено верхню межу області адекватності моделі за температурами та напруженнями. Проаналізовано швидкість повзучості алюмінієвих сплавів при різних температурах та навантаженнях. У висновках зроблено порівняння матеріалів поршнів та вказано переваги сплаву АК4 у порівнянні зі сплавом АЛ25, що проявляються при форсуванні двигуна. Також вказано напрям подальших досліджень пов'язаний з аналізом деформації розглянутих матеріалів на першій стадії повзучості.
Связанное регулирование подачами биогаза и метана в газовом двигателе
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Лисовал, Анатолий Анатольевич
Результаты экспериментальных исследований были получены на газоэлектрической установке номинальной мощности 30 кВт при 1500 мин -1. Приводной бензиновый двигатель 8Ч10/8,8 с искровым зажиганием был конвертирован в чисто газовый. Степень сжатия 8,5 не изменялась. Система подачи газового топлива состоит из линии подачи и аварийного отсечного контура. Линия подачи природного газа подсоединялась к бытовой магистрали через специальный газовый распределитель. На основе узлов фирмы HEINZMANN разработана система дозирования смесевого газового топлива, которая через микропроцессорный блок управления и исполнительный орган воздействовала на дроссельную заслонку газового смесителя. В экспериментальных исследованиях смесевым топливом был модельный газ – смесь природного и углекислого газов, которая приготавливалась до газового смесителя в редукторе нулевого давления. При увеличении в модельном газе объёмной доли углекислого газа более 34 % на установившихся режимах наблюдалось ухудшение процесса сгорания. В статье на основании анализа экспериментальных результатов работы газового поршневого двигателя на модельном газе обоснован алгоритм применения связанного автоматического регулирования подачами биогаза и метана. Обоснован переход от количественного к качественному регулированию газо-воздушной смеси. Для этого необходимо создать два контура автоматического регулирования подачами воздуха и смесевого топлива из биогаза и природного газа, которые связаны между собой через внешнюю нагрузку. В соответствии с разработанным алгоритмом по мере увеличения нагрузки подача природного газа увеличивается, а подача биогаза уменьшается. При увеличении нагрузки до 75 % и более происходит более интенсивное обогащение топливной смеси природным газом, чем при малых и средних нагрузках. Предложенный алгоритм регулирования топливной смеси может быть реализован с применением газовых электромагнитных форсунок для дозирования составляющих смесевого топлива. В качестве корректирующих связей для алгоритма связанного регулирования выбраны сигналы от датчиков содержания кислорода и метана в отработавших газах. Разработаны рекомендации по выбору режимов настройки датчиков содержания кислорода и метана.
Безмоторные испытания центробежного компрессора фирмы Rotrex
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Лисовал, Анатолий Анатольевич; Разумцев, Александр Геннадиевич
В статье приведены описание особенностей конструкции приводных центробежных компрессоров фирмы Rotrex и результаты испытаний компрессора серии С 15 на созданном безмоторном стенде. На автомобилях и мотоциклетной технике приводные компрессоры, чаще всего, применяют на двигателях с искровым зажиганием. На автотракторных дизелях приводные компрессоры находят применения в двухступенчатых системах наддува. Особенностью центробежных компрессоров серии С 15 является компактность и быстроходность – частота вращения колеса компрессора достигает 200000 мин -1. Фирма Rotrex применила в планетарной передаче вместо шестерёнчатых сателлитов цилиндрические ролики на шариковых подшипниках. Конструкция серии С 15 получилась компактная, быстроходная, с высоким КПД и малошумная. Передаточное число на созданном стенде от вала электродвигателя к валу колеса компрессора равно 43. Частота вращения вала электродвигателя регулировалась с помощью программируемого микроконтроллера, который регулировал частоту тока. В процессе испытаний центробежного компрессора модификации С 15-20 в статических режимах определена рабочая зона потребителя сжатого воздуха для этого компрессора. Характеристики потребителя сжатого воздуха моделировались специальными шайбами с минимальными диаметрами от 10,1 до 14,0 мм. В рабочем диапазоне потребителя сжатого воздуха (автомобильного двигателя внутреннего сгорания) достигнуто максимальное избыточное давление наддува 1,1…1,3 МПа при расходах 460… 250 кг/ч., соответственно. Испытания подтвердили работоспособность стенда для газодинамических исследований центробежных компрессоров. Устойчиво и надёжно работала электронная си-стема управления частотой тока электродвигателя. Характеристики центробежного компрессора С 15-20, результаты испытаний свидетельствуют о его назначении в качестве агрегата наддува для двигателей легковых автомобилей с искровым зажиганием и возможности применения в системах комбинированного наддува.
Description of mass hourly emissions of particulate matter of diesel engine by beta-distribution with taking into account the passport accuracy of gas analyzer
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Strokov, Alexander Petrovich; Kondratenko, Alexander Nikolaevich; Koloskov, Vladimir Yurevich; Mishchenko, Igor Viktorovich
Relevance of the study is that qualitative and quantitative results of solving of its tasks suitable for developing of methodic of decreasing of methodical errors of determination of values of mass hourly emission of particulate matter in exhaust gas flow of reciprocating internal combustion engine with using of conversion formula and readings of opacimeter and gas analyzer. Purpose of the study is obtaining of parameters of beta-distribution that approximate the empirical law of distribution of values of mass hourly emission of particulate matter in exhaust gas flow of reciprocating internal combustion engine which achieved by in direct measuring with taking into account the accuracy of direct measuring of its components that has nonlinear impact. Task of the study is obtaining of rational values of number of multiple measuring of coefficient of atenuation of light flux and volume concentration of unburned hydrocarbons in exhaust gas on individual operational regime of diesel engine during bench motor tests for case of automation of measuring process. Methodic of the study is in consistently application of following methods: analysis of scientific and technical literature, analysis of data of bench motor tests, application of prof. Parsadanov conversion formula, mathematical apparatus of beta-distribution, numerical calculation studies. It was detected that empirical distribution of values of mass hourly emission of particulate matter in exhaust gas flow of reciprocating internal combustion engine which obtained with using of one of known conversion formula of prof. Parsadanov as the function of indicator of opacity and toxicity of exhaust gas, has a significant difference from the normal distribution law at number of measurements less than 50 even in case of confirmation of the hypothesis of normality of distribution law of readings of opacimeter into limits of its passport measuring errors. That results were described by the mathematical apparatus of beta-distribution by carrying out the numerical calculation studies with using of program product written of the language Borland Pascal 7.0. The parameters of beta-distribution were obtain as the function of number of multiple measuring.
Обзор компьютерно-интегрированных систем и технологий изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания
(Технологический центр, 2015) Акимов, Олег Викторович; Гусау, Идрис Гарба; Марченко, Андрей Петрович
Рассмотрены технологические особенности изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с учетом эксплуатационных особенностей, формирующих функциональные требования к материалу поршня. Приведены рекомендации по выбору систем конструкторско-технологической подготовки производства поршней, позволяющих создавать универсальные технологии совместного компьютерно-интегрированного проектирования поршней ДВС.
Методика моделирования нестационарного высокочастотного температурного состояния поршня двигателя внутреннего сгорания
(Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет), 2013) Марченко, Андрей Петрович; Пылев, Вячеслав Владимирович
Низкотеплопроводные покрытия поверхности камеры сгорания являются перспективным средством улучшения показателей двигателей внутреннего сгорания. Однако осуществлению моделирования нестационарного высокочастотного температурного состояния деталей при учете возникающего эффекта частично-динамической теплоизоляции препятствует значительный объем вычислений. В данной работе предложена методика, согласно которой моделируемое температурное поле разделяется на расчетные области с различной постановкой задачи теплопроводности; установлены колебания температуры поверхности поршня с корундовым покрытием; определена динамическая составляющая теплоизолирующего эффекта. Применение приведенной методики позволяет уточнить расчет рабочего процесса двигателя.