2021 № 1 Двигуни внутрішнього згоряння
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/77627
Переглянути
12 результатів
Результати пошуку
Документ Моделювання роботи автоматизованої системи локального багатоконтурного охолодження деталей автотракторного дизеля(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Триньов, Олександр Володимирович; Сівих, Дмитро ГеоргійовичПредставлені результати проміжного етапу дослідження теплового стану окремих теплонапружених деталей та вузлів форсованого автотракторного дизеля за умов їх локального повітряного охолодження (ЛПО), яке регулюється в автоматичному режимі. Розглядаються і оцінюються можливості практичної реалізації на основі мікропроцесорних систем керування багатоконтурного локального охолодження деталей клапанного випускного вузла, підшипникового вузла турбокомпресора, при необхідності, додаткового охоло-дження повітрям верхньої частини блоків циліндрів в зоні розміщення циліндрових гільз. Перелічені деталі, як засвідчують результати багатьох моторних випробувань, відрізняються значеннями максимальних кри-тичних температур, що в свою чергу залежать від протікання теплообмінних процесів у відповідних спряженнях, вузлах. При цьому, в умовах експлуатації з використанням системи ЛПО на дизелі виникають додаткові проблеми, пов'язані з ускладненням алгоритму керування охолодженням, необхідністю переходу саме до багатоконтурних варіантів зі своїми значеннями критичних температур і необхідними витратами охолоджуючого повітря. На даному етапі дослідження було проведено перевірку в тестовому режимі алгоритму керування подачею і відключенням подачі охолоджувача, відповідних схемних рішень для його реалізації. В безмоторному експерименті були використані раніше спеціально розроблені та препаровані термопарами вузли, які підігрівалися окремо до заданих тестових температур, а також вузол серійного виробництва, який входить до складу газобалонного обладнання (ГБО) 4-го покоління сучасних двигунів. Вузол складається з чотирьох секцій з електромагнітними клапанами, які дозують за заданим алгоритмом подачу газу до форсунок (Valtek Type 30). В вході безмоторного експерименту за допомогою цього вузла здійснювалося включення-відключення подачі стиснутого охолоджуючого повітря по окремим контурам (від 2-х до 4-х). Моменти спрацювання клапанів (відкриття-закриття) відповідали заданим тестовим температурам. Крім динаміки зміни температур в контрольних точках дослідних вузлів в процесі охолодження контролювалися також тиск, температура, витрати охолоджувача по окремим контурам. Проведений безмоторний експеримент підтвердив правильність прийнятих схемних рішень, а також доводить можливість в подальшому застосовувати в системах ЛПО серійні вузли ГБО.Документ Концепция организации процесса сгорания в оппозитном двухтактном дизеле при высоком уровне форсирования(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Парсаданов, Игорь Владимирович; Лал, Амир ГулВ работе на основе анализа и синтеза ранее выполненных теоретических и практических исследований предлагается концепция организации процесса сгорания в оппозитном двухтактном дизеле с навстречу движущимися поршнями при высоком уровне форсирования. Такие дизели выпускаются в Украине и находят широкое применение в наземном, морском и железнодорожном транспорте, в качестве дизель-генераторных установок. Реализации данной концепции для данных дизелей позволит одновременно обеспечить улучшение топливной экономичности и снизить тепловую напряженность цилиндро-поршневой группы. Кратко рассмотрены особенности организации рабочего процесса в оппозитном двухтактном дизеле с навстречу движущимися поршнями. Отмечен вклад украинских, российских и американских ученых в развитие и повышение эффективности их смесеобразования. В соответствии с целью исследований, которой определяется выбор направлений разработок и реализации технических решений по одновременному снижению расхода топлива и тепловой напряженности цилиндро-поршневой группы при форсировании оппозитного двухтактного дизеля, в качестве критерия оценки качества сгорания предложено использовать количество выделенной теплоты. На основании результатов выполненных ранее исследований разработаны концептуальные основы повышения эффективности процесса сгорания высокофорсированного оппозитного двухтактного дизеля с противоположно движущимися поршнями, которые непосредственно связаны с показателями воздухоподачи, топливоподачи, обоснованием выбора формы камеры сгорания и определяются количеством выделенной при сгорании теплоты и характером его изменения по углу поворота коленчатого вала.Документ Особенности расчета бортовых теплообменников(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Мошенцев, Юрий Леонидович; Гогоренко, Алексей АнатольевичРассмотрены аспекты проектирования бортовых теплообменников для системы охлаждения энергетической установки судна. Такие теплообменники должны рассчитываться в соответствии с классическими основами теории и расчета теплообменных аппаратов. Вместе с тем ключевые моменты проектирования рассматриваются известными источниками в отдельной постановке, связанной с особенностями их рассмотрения как специфических элементов теории. В связи с этим они не объединены единой системой, необходимой для их использования в конкретных задачах проектирования. Соответственно в работе выделены, конкретизированы и уточнены параметры формул, используемых в расчетной задаче. В частности, вычисление коэффициента теплоотдачи со стороны забортной воды выполняется по формуле, которая дает среднее для борта значение коэффициента. Коэффициенты теплоотдачи со стороны теплоносителя внутреннего контура вычисляются по известным формулам, рекомендованным для расчета теплоотдачи в каналах любых форм. Обращено внимание на то, что теплоотдача со стороны трюма идет к оребренной стенке. В связи с этим определяемые по указанным формулам коэффициенты теплоотдачи следует считать конвективными. Переход к приведенным значениям коэффициентов теплоотдачи следует выполнять с учетом КПД оребренной поверхности теплообмена, который учитывает неравномерную температуру различных участков поверхности теплообмена. Расчет теплопередачи производился с учетом возможных загрязнений поверхностей. Предложен порядок выполнения расчетных шагов, в результате которых могут быть определены размеры и теплотехнические параметры теплообменника. Установлено, что использование рассмотренных предложений приводит к результатам, близким к рекомендованным авторитетными источниками. Приведенные предложения не противоречат опыту создания и проектирования подобных конструкций. Рекомендации могут быть использованы в учебных и практических целях теми, кто проектирует теплообменники подобных конструкций.Документ Centrifugal compressor performance maps treatment for internal combustion engines operating cycle simulation(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Minchev, Dmytro; Varbanets, RomanSimulation of the supercharged internal combustion engines operation cycle is impossible without correct estimation of the supercharger operating parameters. Standard approach is to use specially prepared performance maps of compressor and turbine of the turbocharger, which are based on the experimental (or manufacturer’s) raw data. Centrifugal compressor performance maps interpolation, extrapolation and treatment provides challenging requirements as it is important to get correct simulation under such special conditions as compressor choke, rotating stall and pumping surge. At the same time it’s important to obtain the fast and stable calculations of the engine’s operating cycle. Blitz-PRO – online internal combustion engines operating cycle simulation service – offers supercharger performance maps preprocessing and implementation. It provides three different modes of compressor surge consideration during calculations: 1) full-scale surge mode using Moore-Greitzer approach; 2) mild surge mode with flexible adjustment; 3) “stable” mode, when the surge is neglected and the compressor constant-speed lines are extended from the rotating stall point to the lower mass flow region with the hyperbolic equation. Using the MAN 8G70ME-E engine 12140 kW, 82 rpm operating point as an example, the calculation results are compared for three modes of compressor surge consideration. The “stable” mode provides the fastest and the most stable calculations, while the calculations under the full-scale surge mode could generate the numerical (nonphysical) instability of calculations, which are caused by the high sensitivity of the two-stroke engines to the gas exchange processes as it is shown. The mild surge mode provides fast and stable enough calculation with the surge consideration ability, which could be assumed as the best solution for the given example. The researcher should choose between provided three modes of the centrifugal compressor surge consideration according to the calculations tasks, preferring “stable” mode for initial model setup and mild surge mode for the surge probability check, while the accurate compressor surge simulation needs further development.Документ Влияние геометрии проточной части газоподающего модуля на процесс подачи газового топлива в малооборотном газодизельном двигателе(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Марченко, Андрей Петрович; Белоусов, Евгений Викторович; Савчук, Владимир Петрович; Вербовский, Валерий Степанович; Рыбальченко, Николай ЕвгеньевичИспользование газовых топлив для судовых двухтактных малооборотных двигателей внутреннего сгорания рассматривается Международной морской организацией как основной инструмент реализации принятой в 2018 году программы по сокращению выбросов парниковых газов к 2050 году вдвое по сравнению с уровнем 2008 года. В этой связи ведущие мировые производители этого типа двигателей ведут активные научные и проектно-конструкторские работы, направленные на их разработку, проектирование, производство и внедрение в практику эксплуатации. В данном классе двигателей существует ряд ограничений, не позволяющих применить для них имеющийся опыт переоборудования на газовое топливо четырехтактных судовых двигателей. В этой связи каждый производитель разрабатывает свои подходы к решению данной проблемы. В результате наметились два принципиально отличающихся подхода – это подача газового топлива непосредственно в рабочий цилиндр в начале и в конце такта сжатия. Каждому из этих методов свойственны свои преимущества и недостатки. Ранее авторами было показано, что помимо уже реализованных технических решений могут быть использованы другие подходы, связанные с подачей газового топлива в рабочий цилиндр под давлением 4,0...6,0 МПа, которые позволяют сочетать в себе преимущества обоих реализованных на практике методов и существенно сократить свойственные им недостатки. В частности, как эффективный метод борьбы с детонационным сгоранием, имеющем место в двигателях низкого давления, является сокращение времени пребывания газовоздушной смеси в рабочем цилиндре двигателя на такте сжатия. В свою очередь, это время зависит от давления, под которым газовое топливо подводится к газопдающему модулю и от особенностей его истечения через проточную часть этого устройства. Исследованию влияния конструктивных особенностей проточной части на формирование траекторий движения газового топлива и параметров его истечения из газового модуля в рабочий цилиндр в условиях меняющегося противодавления посвящена данная статья.Документ Дослідження ефективності системи охолодження палива суднового дизеля на базі нових холодоагентів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Мальчевський, Валентин Павлович; Варбанець, Роман АнатолійовичВимоги міжнародної морської організації, урядових агенцій з захисту довкілля та інших неурядових груп напрямлені на зменшення при експлуатації дизельних двигунів викиду у навколишнє середовище шкідливих речовин. Серед цих речовин найбільш небезпечними є окисли сірки (SOx), азоту (NOx) та тверді частки. У відповідності із зазначеними вимогами відбувається активний перехід на палива із наднизьким вмістом сірки. Використання вказаних палив в морських дизелях пов’язане з низкою труднощів, тому що ці двигуни, як-правило, розроблені для експлуатації на паливах з високою в’язкістю та змащувальною здатністю. Значення в’язкості для палив із наднизьким вмістом сірки при звичайній температурі повітря у машинному відділенні здебільшого знаходяться у районі нижньої допустимої границі для дизельних двигунів. Найбільші складності мають місце тоді, коли при підвищенні температури палива перед двигуном значення в’язкості становляться нижче допустимого інтервалу. Для забезпечення надійної роботи двигуна температуру палива необхідно постійно підтримувати такою, при якій буде забезпечуватися необхідне значення в’язкості палива. Для цього конструкція двигуна передбачує наявність системи охолодження палива з водяним охолоджувачем і чіллером для відведення тепла від води. У даній статті досліджено ефективність роботи холодильної установки чіллера при використанні у якості робочих речовин нових перспективних сумішей холодоагентів R125/R290 та R134a/R290 у порівнянні з базовим холодоагентом R134a та з R22. Значення складу для обох сумішей вибрані такими, при яких вони найбільш наближені до азеотропу, тому що при цьому можливо максимально зменшити різницю температур між середовищами, що обмінюються теплом у конденсаторі, та випарнику холодильної установки. У процесі дослідження було виявлено, що значення холодильного коефіцієнту холодильної установки при роботі на сумішах холодоагентів дещо менші, ніж при роботі на R134a та R22, але значення об’ємної холодопродуктивності при використанні сумішей значно вищі ніж у чистих холодоагентів.Документ Связанное регулирование подачами биогаза и метана в газовом двигателе(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Лисовал, Анатолий АнатольевичРезультаты 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.Документ Порівняння показників згоряння двотактного двигуна з карбюратором та безпосереднім впорскуванням палива(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Корогодський, Володимир АнатолійовичПредметом дослідження в статті є показники процесу згоряння двотактного двигуна 1Д 8,7 / 8,2 з іскровим запалюванням при використанні карбюраторної системи живлення (зовнішнє сумішоутворення) і системи безпосереднього впорскування палива, що забезпечує організацію розшарованого паливоповітряного заряду (РППЗ) і розшарованого збідненого паливоповітряного заряду (РЗППЗ) (внутрішнє сумішоутворення), які дозволяють оцінити характер протікання процесу згоряння. Метою досліджень є визначення характеру зміни показників згоряння двигуна при зовнішньому та внутрішньому сумішоутворенні й організації робочого процесу з РППЗ та РЗППЗ на режимах навантажувальної характеристики (n = 3000 мин -1). Завдання: провести експериментальні дослідження, одержати індикаторні діаграми; визначити за усередненими індикаторними діаграмами показники згоряння: індикаторний ККД (ηi ), максимальний тиск згоряння (рz), ступінь підвищення тиску (λ), ступінь попереднього розширення (ρ), ступінь подальшого розширення (δ), показник характеру зго-ряння (m), максимальну швидкість тепловиділення (dx / dfi max), тривалість згоряння від ВМТ до точки Z (φz), загальну тривалість згоряння (dφz); побудувати характеристики зміни показників згоряння та отримати емпіричні залежності в залежності від навантаження двигуна. Використовується експериментально-аналітичний метод досліджень, який передбачає визначення характеру та аналіз перебігу процесу згоряння за показниками згоряння, які встановлено за експериментальними індикаторними діаграмами. Отримані результати. Застосування внутрішнього сумішоутворення та організація згоряння РЗППЗ й РППЗ дозволили отримати значення ηi більше ніж при зовнішньому сумішоутворенні на всіх режимах навантажувальної характеристики. Максимальне значення ηi для РЗППЗ складає 0,5 при навантаженні ре = 0,2 МПа, для РППЗ – 0,44 при ре = 0,25 МПа та 0,3 при ре = 0,36 МПа для двигуна з карбюратором. Максимальний тиск згоряння рz вище до 11 % при організації РЗППЗ (ступінь підвищення тиску λ знижена на 26 %) та на 20-22 % вище ніж при організації РППЗ (значення λ знижено на 31 %). Підвищення ступеня стиснення ε на 26,4 % та зниження ступеня попереднього розширення ρ при РЗППЗ в порівнянні з РППЗ дозволило підвищити ступінь подальшого розширення δ в середньому на 30 % й на 43 % в порівнянні з карбюраторною системою живлення. При організації РЗППЗ значення показника характеру згоряння m вище в середньому в 1,4 рази, ніж у двигуна з карбюратором та в 1,45 рази вище щодо організації РППЗ, при якій максимальна швидкість тепловиділення dx / dfi max вище до 40 %, ніж в двигуні з карбюратором. Організації РЗППЗ дозволила скоротити тривалість згоряння на 39 % щодо зовнішнього сумішоутворення та на 36 % щодо організації РППЗ. Висновки. Наукова новизна отриманих результатів полягає в отриманні даних та емпіричних залежностей показників процесу згоряння двигуна 1Д 8,7 / 8,2 при зовнішньому та внутрішньому сумішоутворенні з організацією РППЗ і РЗППЗ на режимах навантажувальної характеристики (n = 3000 мин -1). Встановлено, що кращі техніко-економічні та екологічні показники відповідають організації внутрішнього сумішоутворення з РЗППЗ.Документ Determination of reference values of complex fuel and ecological criterion as the separate independent factor of ecological safety(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Kondratenko, Olexandr Mykolayovych; Andronov, Volodymyr Anatoliyovych; Koloskov, Volodymyr Yuriyovych; Tkachenko, Olexandra Olexandrivna; Kapinos, Yelyzaveta VolodymyrivnaIn this study the approach and method on its basis for calculated assessment of reference values of complex fuel-ecological criterion of Prof. І. Parsadanov as separate independent ecological safety factor and as reference points of psychophysical scale of the partial desirability function when using it as the ecological safety factor of power plants with reciprocating internal combustion engines exploitation process was proposed. Also in the study calculated assessment of reference values of ecological indicators of reciprocating internal combustion engines as components of complex fuel-ecological criterion depending on magnitudes of effective power and coordinates of field of engine operating regimes for different levels of statutory ecological standards in force in Ukraine and previously in force was carried out. Thus, calculated assessment of reference values of complex fuel-ecological criterion and its components was performed and obtained the distribution of such reference values in field of 2Ch10.5/12 autotractor diesel engine operating regimes depending as well as dependences of such reference values on magnitudes of level of ecological standards EURO, engine effective performance and lower calorific value of engine fuel. So, the study for the first time proposes the approach to calculated assessment of reference values of the complex fuel-ecological criterion of Prof. І. Parsadanov as reference points of the psychophysical scale of the Harrington's partial desirability function when using it as the separate independent ecological safety factor of exploitation process of power plants with reciprocating ICE. The method, based on the proposed approach for calculative evaluation of reference values of the complex fuel-ecological criterion of Prof. I. Parsadanov as reference points of psychophysical scale of partial desirability function is suitable for obtaining necessary data for the complex criterion evaluation of the ecological safety level of operation process of power units with piston ICE using generalized Harrington desirability function, in the structure of which the complex fuel-ecological criterion acts as a distinct factor of environmental safety.Документ Особливості визначення витрати палива та викидів шкідливих речовин двигунів транспортних засобів, що працюють на газовому паливі(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Грицук, Ігор Валерійович; Погорлецький, Дмитро Сергійович; Адров, Дмитро Сергійович; Білай, Антон ВікторовичВ статі розглядаються особливості методу дослідження паливної економічності та екологічних показників транспортних засобів з двигунами, переобладнаними для роботи на газовому паливі, які оснащені системою теплової підготовки на основі теплового акумулятора фазового переходу, в основу якого покладено реалізацію системної взаємодії трьох взаємопов’язаних її складових: інформаційної, аналітичної і енергетичної. Представлено принципову схему системи теплової підготовки та інформаційну систему оцінювання способів забезпечення теплової підготовки транспортних засобів в умовах експлуатації за допомогою системи теплової підготовки на основі бортового комплексу (Intelligent transportation system). Особливість запропонованої системи полягає в тому, що підсистеми створюють спільне інформаційне поле системи моніторингу параметрів транспортного засобу з системою теплової підготовки, але діють окремо одна від одної, виходячи з особливостей задач, що вони виконують. Удосконалено метод визначення і розрахунку витрати палива та викидів шкідливих речовин у відпрацьованих газах транспортних засобів з двигунами, переобладнаними для роботи на газовому паливі, оснащених тепловим акумулятором фазового переходу в процесах передпускової та післяпускової теплової підготовки на основі обраної моделі системи «Двигун-нейтралізатор». Для забезпечення теплової підготовки транспортних засобів з двигунами, переобладнаними для роботи на газовому паливі, обладнаних системою теплової підготовки на основі теплового акумулятору фазового переходу, розроблено цикл теплової підготовки в умовах експлуатації. Встановлено вплив системи теплової підготовки з тепловим акумулятором фазового переходу транспортного засобу з двигуном, переобладнаним для роботи на газовому паливі, на показники паливної економічності та екологічні показники в процесах передпускового і післяпускового прогріву.