Internal Combustion Engines

Journal Information
ISSN / EISSN : 0419-8719 / 2411-0531
Total articles ≅ 133
Filter:

Latest articles in this journal

D. S. Minchev, O. A. Gogorenko
Internal Combustion Engines pp 68-72; https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.1.09

Abstract:
Transient operation of turbocharged diesel engines is affected by the thermal inertia of the cylinder parts, intake and exhaust manifolds. Because of thermal inertia the temperature of engine parts at steady operation fluctuates during the operating cycle near their average values in a relatively small range, but during transient operation it takes some time to warm or cool the engine parts. Thermal inertia is expressed in changes in fuel combustion, in-cylinder heat transfer and indicated efficiency of the cycle, and increase of general inertia of gas-turbine supercharging system, which determines the necessity to take into account this phenomenon when modeling unsteady engine operation. The conductance-capacitance model was proposed for online internal combustion engines operating cycle simulation tool Blitz-PRO to consider thermal inertia during engine’s transient process. The idea is to consider the heat capacity of engine parts during the heat transfer process, so they accumulate energy at warming and release it at cooling. Combined with equations of heat transfer and thermal conductivity it enables to calculate the change in the average temperatures during engine transient and consider the changes in the overall heat transfer process. The proposed method was tested by comparing the experimental data, obtained from the dyno test-bench based on modified KamAZ-740.10 diesel engine, and the results of modeling in Blitz-PRO. During the experiment, the instantaneous brake torque of the engine, crankshaft and turbocharger speed, supercharged air pressure and the pressure at the turbine’s inlet as well as the intake air mass flow were automatically measured during engine running. Calculations were executed for two setups: with the thermal inertia consideration and without it. As a result, it was found that the most influenced by thermal inertia is the supercharging system: by the 8th second of transient process the calculated supercharged air pressure without thermal inertia consideration is 19% greater, comparing to experimental data. The turbocharger’s rotor speed, intake air flow are influenced greatly too. Suggested method of thermal inertia assessment helps to provide much more accurate simulation of engine transient operation, especially in terms of turbocharging system behavior as it is shown.
А. П. Марченко, Е. В. Белоусов, В. П. Савчук, В. С. Вербовський
Internal Combustion Engines pp 6-12; https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.1.01

Abstract:
В настоявшее время ведущими производителями судовых малооборотных двигателей ведутся интенсивные работы по их переводу на газовые топлива. В основном это продиктовано возросшими требованиями к снижению выбросов парниковых газов в атмосферу. В силу конструктивных особенностей в этом классе двигателей возможно только внутреннее смесеобразование, к организации которого существует несколько принципиально разных подходов, из которых в настоящее время реализовано только два. Фирма MAN разработала и наладила производство двигателей с подачей газового топлива в пространство рабочего цилиндра под высоким давлением в конце такта сжатия, а фирма WinGD – под низким давлением в начале такта сжатия. Обоим подходам свойственны как преимущества, так и существенные недостатки. Предыдущие исследования авторов показали, что подача газового топлива на такте сжатия под давлениями 4,5...6 МПа позволяет сократить время пребывания газо-воздушной смеси в рабочем цилиндре и уменьшить вероятность возникновения детонационного сгорания. Существенное влияние на расходные характеристики газоподающих модулей и на характер истечения из них оказывает то обстоятельство, что процесс смесеобразования на такте сжатия протекает в условиях изменяющегося противодавления. Поскольку дозирование цикловой порции в таких двигателях регулируется временем открытия газоподающих модулей, понимание основных закономерностей истечения газового топлива из них является основой для выбора правильного времени их открытия и закрытия. Авторами разработана математическая модель, позволяющая определить характер истечения и расход газового топлива через газоподающие модули двигателя в условиях изменяющегося противодавления в рабочем цилиндре. В данной работе было исследовано влияние давления газового топлива перед газоподающими модулями и сечения их сопловых каналов на характер истечения газового топлива из них. По результатам расчетов определены оптимальные давления и сечения сопловых каналов и их связь с углами открытия и закрытия газовых клапанов, исходя из условия постоянства расхода на всем участке подачи и максимального смещения участка подачи к концу процесса сжатия
O. M. Kondratenko
Internal Combustion Engines pp 52-59; https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.1.07

Abstract:
В данном исследовании усовершенствованы предложенные автором ранее методики определения значения массо­вых часовых выбро­сов бенз(а)пирена и полициклических ароматических углеводородов с потоком отработавших газов дизельного двигателя. Целью исследования является получение величин комплексного топливно-экологического крите­рия, характеризующих уровень экологической безопасности процесса эксплуатации дизельных двигателей с учетом выб­росов бенз(а)пирена и полициклических ароматических углеводородов как токсичных и канцерогенных полютантов. По­лучены распределения таких выбросов по полю ра­бочих режимов автотракторного дизеля 2Ч10,5/12 и по режимам стандартизирова­нно­го стационарного испытательного цикла ESC. Усовер­шенствованы ма­те­матический аппарат и методика применения комплексного топливно-экологического критерия проф. Игоря Парса­данова. По­лучены распреде­ления значений этого показателя уро­вня экологической безопасности процесса эксплуа­та­ции энергоустановок с порш­не­вым ДВС по полю рабочих режимов автотракторного ди­зеля 2Ч10,5/12 и по режимам стандартизированного ста­ционарного испытательного цикла ESC, а также его среднеэксплуатационное зна­чение. Ус­тановлено, что средне­экс­плуатационные значения критерия Kfe и эффекта δKfe для всех исследованных вариантов уче­та массовых часовых выб­росов Б(а)П и ПАУ с потоком отработавших газов дизеля почти идентичны друг другу и сни­жают зна­чение критерия Kfe на 29 – 32 % – с 63 ‰ до 42 – 45 ‰. Научная новизна полученных ре­зу­ль­татов заключается в том, что получил да­ль­нейшее развитие подход проф. Игоря Парсаданова к критериальному оце­ни­ванию топливно-экологической эффек­тив­но­с­ти процесса эксплуатации автотракторных дизельных двигателей как части энергоустановки с учетом массовых часовых выбросов бенз(а)пирена и полициклических ароматических углево­до­родов с потоком отработавших газов пор­шневого ДВС как токсичных полютантов, а также в разработке методики определения таких выбросов и их весомости в направ­ле­нии применения этого математического аппарата для стандартизи­рован­ных стационарных испытательных циклов.
І. В. Парсаданов, С. О. Ковальов, С. В. Плис
Internal Combustion Engines pp 14-19; https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.2.03

Abstract:
Обґрунтована доцільність конвертування дизелів транспортних засобів у газові двигуни внутрішнього згорання з іскровим запалюванням. Показані переваги використання газових моторних палив, зокрема, зрідженого нафтового газу. Проаналізовані способи подачі та види впорскування зрідженого нафтового газу до впускного трубопроводу газового двигуна. Показано, що найпростішим способом переобладнання дизелів у газові двигуни є обладнання двигуна підсистемою живленням і подачі зрідженого нафтового газу до впускного трубопроводу через газоповітряний змішувач у поєднанні із застосуванням безконтактної електронної підсистеми запалювання з рухомим розподільником напруги. Такий спосіб переобладнання кваліфіковано як перший рівень складності, тобто рівень «А». Для обмеження максимальної частоти обертання газових двигунів, обладнаних згідно рівню «А» з двома підсистемами, розроблено і виготовлено електронний мікропроцесорний блок управління Avenir Gaz 37 «А». Описано принцип роботи блока управління Avenir Gaz 37 «А». Проведені випробування газового двигуна Д-240-LPG-«А» із електронним блоком управління Avenir Gaz 37 «А», які підтвердили його працездатність. Показано, що другому рівню складності переобладнання дизелів у газові двигуни відповідає обладнання двигуна акумулятивною підсистемою живлення та багатоточкового групового або послідовного впорскування зрідженого нафтового газу (типу Common Rail) у поєднанні із застосуванням безконтактної електронної підсистеми запалювання з рухомим розподільником напруги та підсистемою управління наповнення циліндрів зарядом робочої суміші. Такий спосіб переобладнання кваліфіковано як другий рівень складності, тобто рівень «В». Для роботи газових двигунів, обладнаних згідно рівню «В» із трьома підсистемами, розроблено і виготовлено електронний мікропроцесорний блок управління Avenir Gaz 37 «В». Описано принцип роботи кожної з трьох підсистем, якими обладнано газовий двигун Д-240-LPG-«В». Проведені випробування газового двигуна Д-240-LPG-«В» з блоком управління Avenir Gaz 37 «В», які підтвердили його працездатність.
А. Э. Хрулев, С. А. Дмитриев
Internal Combustion Engines pp 73-84; https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.2.10

Abstract:
В условиях жестких ограничений, накладываемых на конструкцию ДВС экономическими и экологическими требованиями, имеется риск нештатного и незапланированного снижения ресурса ДВС вследствие повышенного абразивного износа. В соответствие с этим цель работы сформулирована как исследование типовых конструкторских решений впускных каналов ДВС с точки зрения их влияния на абразивный износ деталей. При определении возможных источников абразивных частиц было выявлено, что получившие широкое распространение воздушные фильтры из волокнистых материалов обладают свойством пропуска пыли при сильном загрязнении. В связи с этим для типового элемента впускного канала была разработана методика расчета криволинейного движения частицы по линии тока воздуха с учетом действующих сил вблизи бокового отвода из канала. Расчет с допущением о движении воздуха по радиусу показал, что в результате центрифугирования частица пыли отклоняется от линии тока воздуха и переходит на больший радиус тем сильнее, чем больше ее размер и скорость воздуха. Оценка достоверности результатов расчета выполнена путем численного моделирования двухфазного течения с помощью програмного комплекса ANSYS. Получено совпадение результатов расчета движения частицы с результатами моделирования в диапазоне наиболее разрушительных при абразивном износе размеров частиц 10-20 мкм с точностью не хуже +20%. Сравнение результатов расчета и моделирования с опытными данными выполненных исследований причин неисправностей ДВС подтвердило, что во впускной системе за счет неравномерного распределения частиц может возникнуть локальный абразивный износ в одном или нескольких цилиндрах. На основании полученных результатов сформулированы рекомендации по повышению надежности и ресурса ДВС в эксплуатации, включая необходимость не только учета процессов центрифугирования пыли при проектировании, но и возможного уточнения регламентов обслуживания уже существующих ДВС.
O. M. Kondratenko, V. Yu. Koloskov, Yu. F. Derkach, S. A. Kovalenko
Internal Combustion Engines pp 46-57; https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.2.07

Abstract:
In this study the calculation method and mathematical apparatus for assessment of the complex fuel and eco­logical cri­terion of Prof. Igor Parsadanov has been improved by considering the mass hourly emissions of sulfur oxides with the exhaust gases flow from the reciprocating ICE as a toxic pollutant. The purpose of the study is ob­ta­ining the va­lu­es of complex fuel-ecological cri­terion that charac­te­ri­ze the ecological safety level of die­sel engine exploitation pro­cess considering the emissions of sulfur oxides as a toxic pollutant. The Eu­ro­pean Steady Cy­c­le (according to UENCE Re­gu­la­tions № 49) was used as the exploitation model. A set of initial da­ta has been obtained for the calcu­lated criteria-based assessment of the ecological safety level of the exploitation process of power plants with a recip­rocating ICE on the example of the autotractor diesel engine 2Ch10.5/12 based on the re­sults of data processing of bench motor tests. The calculated assessment of specified criterion values considering sulfur oxides emissions was car­­ri­ed out. It has been detected that the value of the fuel-ecological cri­te­rion for the basic vari­ant of considering the emissions of sulfur oxides, i.e. considering the values of sulfur content in motor fuels and oils and burning oil con­sum­ption, typical for diesel 2Ch10.5/12, differs for the variant that does not take into account this eco­logical safety factor, on average by 6.6 %. For the option that takes into account the mo­dern requirements for the sulfur content in technical fluids and the technical level of modern reciprocating ICE, this difference is 0.5 %. The id­entified depen­den­ces are described by formulas by the method of least squares. The scientific novelty of the obtained results is that the approach of Prof. Igor Parsa­da­nov received fur­ther development for criteria-based assessment of fuel-ecological effici­en­cy of au­to­tractor di­esel engines ex­plo­itation pro­cess as a part of power plant considering the mass hourly emi­ssions of fulfur oxides with RICE EG flow as the toxic pollutants and also methods for deter­mi­nation of such emi­s­sions and ponderability of such pol­lutants in direction of application of this mathe­ma­ti­cal apparatus for standar­di­zed steady testing cycles.
А. В. Грицюк
Internal Combustion Engines pp 73-83; https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.1.10

Abstract:
Рассмотрены основные вехи истории преподавания дисциплины «Испытания ДВС» в высших учебных заведениях от зарождения этого курса до сегодняшнего дня. Показано, что специалисты, прошедшие курс подготовки по этой учебной дисциплине и отдавшие ей приоритет в своей дальнейшей трудовой деятельности, приобрели на предприятиях двигателестроения особую значимость, так как именно им стала принадлежать роль экспертов в вопросах оценки прогрессивности того или иного решения при разработке новых и совершенствовании старых конструкций отечественных двигателей внутреннего сгорания. Приведены сведения об основных учебниках и учебных пособиях по этому предмету. Затронут болезненный вопрос изначального базирования преподаваемого материала на заделе иностранных источников обучения, что и спустя 100 лет продолжает расхолаживать научно-педагогический состав Харьковской школы двигателестроения, уже имеющей богатейший собственный опыт по всем видам испытаний ДВС. Выполнен анализ причин падения интереса студентов к самостоятельному изучению современной учебной литературы по испытаниям ДВС. Отмечено, что в сложившейся ситуации в Украине и мире возрождение этого интереса будет зависеть, прежде всего, от умения правильно распорядиться огромным опытом, накопленным при организации и проведении испытаний двигателей в Харьковском конструкторском бюро по двигателестроению и Головном специализированном конструкторском бюро по двигателям, и создать новый формат отечественного электронного учебника не в виде копии обычного печатного издания, а в виде целого программного обучающего комплекса с конкретными презентационными материалами, фото и видео примерами в каждой теме.
М. Р. Ткач, О. С. Митрофанов, А. Ю. Проскурін, А. С. Познанський
Internal Combustion Engines pp 28-35; https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.1.04

Abstract:
В статті розглянуто альтернативу традиційним транспортним енергетичним установкам – установки, які працюють на стиснутому повітрі. Головним елементом таких установок є пневмодвигун, від технічної досконалості якого напряму залежать ефективні та експлуатаційні показники всієї установки. Найбільш доцільним є розробка та створення нового надійного й ефективного пневмодвигуна, який відповідає специфіці й задовольняє всі умови експлуатації на транспортному засобі. Роторно-поршневий двигун РПД-4,4/1,75 відповідає всім необхідним вимогам, а саме: має невелику масу та габарити; є реверсивним; ефективно працює у широкому діапазоні тиску на вході в двигун; забезпечує нормальну роботу за різних температур навколишнього середовища. Розроблена принципова схема екологічно чистої транспортної енергетичної установки на базі роторно-поршневого пневмодвигуна РПД-4,4/1,75 з максимальною потужністю 6 кВт. Отримано зовнішні швидкісні характеристики роторно-поршневого пневмодвигуна РПД-4,4/1,75 для діапазону значень робочого тиску повітря у впускному ресивері 1,2…2,0 МПа. Відповідно до отриманих характеристик максимальні значення крутного моменту пневмодвигуна знаходяться при 1100 хв-1, тоді як максимальні значення ефективної потужності – 1400 хв-1. Визначено складові силового балансу та динамічний фактор транспортного засобу для всіх передач і швидкостей руху для діапазону значень робочого тиску повітря у впускному ресивері 1,2…2,0 МПа. Відповідно до отриманих характеристик роторно-поршневого пневмодвигуна РПД-4,4/1,75 разом з трансмісією на першій передачі забезпечують максимальне тягове зусилля 2,1…3,2 кН. Визначено залежності прискорення, часу та шляху розгону транспортного засобу до максимально встановленої швидкості 50 км/год. Так, залежно від тиску повітря у впускному ресивері необхідний час розгону складає від 20,1 до 30,5 с, а шлях розгону – від 200,2 до 309,3 м. Для підвищення експлуатаційних та економічних показників транспортної енергетичної установки запропоновано регулювання робочого тиску повітря у впускному ресивері роторно-поршневого пневмодвигуна.
И. В. Грицук, Д. С. Погорлецкий, Р. В. Симоненко, И. В. Худяков
Internal Combustion Engines pp 36-44; https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.1.05

Abstract:
Представлены результаты экспериментальных исследований системы тепловой подготовки бензинового двигателя транспортного средства, нагрев которого до рабочих температур осуществляется на бензине, а последующая эксплуатация на сжиженном нефтяном газе. Основным элементом системы тепловой подготовки является тепловой аккумулятор фазового перехода. Решаемая задача исследования - минимизировать время тепловой подготовки бензинового двигателя транспортного средства и, следовательно, снизить расход бензина в режимах прогрева. Для обеспечения дистанционной регистрации параметров транспортного средства и управления процессами тепловой подготовки разработана и использовалась информационная система мониторинга и управления процессами тепловой подготовки двигателя транспортного средства с тепловым аккумулятором. При проведения исследований использовалось транспортное средство с бензиновым двигателем, с дополнительно установленной газовой аппаратурой. Использование теплового аккумулятора фазового перехода в системе тепловой подготовки бензинового двигателя транспортного средства (работающего как на бензине, так и на сжиженном газовом топливе,) подтвердило существенное улучшение топливной экономичности. Для этого тепловая подготовка двигателя должна проводиться непосредственно перед запуском от дополнительного источника тепла до температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения до 50 °С. Результаты исследований подтвердили возможности исследуемой системы для значительного сокращения времени тепловой подготовки и уменьшения расхода топлива бензинового двигателя транспортного средства, работающего на бензине и сжиженном газовом топливе, в условиях эксплуатации. Тепловой аккумулятор фазового перехода в системе тепловой подготовки бензинового двигателя транспортного средства (работающего как на бензине, так и на сжиженном газовом топливе) сокращает время на нагрев охлаждающей жидкости до 50 °С, и расход бензина для обеспечения перехода на газовое топливо при использовании различных режимов (вариантов) тепловой подготовки в условиях эксплуатации.
А. Г. Лал, І. В. Парсаданов
Internal Combustion Engines pp 21-27; https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.1.03

Abstract:
В роботі проведений аналіз сумішоутворення і шляхів підвищення ефективності згоряння палива у високофорсованому двотактному дизелі із поршнями, що рухаються у протилежні сторони.Збільшення літрової потужності потребує відповідного збільшення циклової подачі палива, яке необхідно ефективно спалювати за обмежений час і в обмеженому просторі камери згоряння. Як відомо, саме при повному і своєчасному згорянні палива досягається ефективна та економічна робота двигуна внутрішнього згоряння, а формування паливо-повітряної суміші є важливою умовою для забезпечення якісного процесу згоряння. Дослідження впливу окремих конструктивних параметрів на сумішоутворення у високофорсованому двотактному дизелі було здійснено при використанні програмного комплексу ДИЗЕЛЬ-РК, що належить до класу термодинамічних програм, та програми візуалізації процесу руху паливних струменів. Оцінка впливових факторів на показники згоряння двотактного дизеля проводилася за розподілом палива по зонах (наведені ілюстрації) та за результатами розрахунку характеристик вприскування і тепловиділення. Розглянуті такі фактори, як зміна (збільшення) циклової подачі (Вц) при фіксованому значенні коефіцієнту надлишку повітря (α), зміна вихрового відношення (Ω), так як вибір напрямку вприскування палива форсункою залежить від інтенсивності та напряму обертання вихору повітря в камері згоряння), кута початку подачі палива (θвпр), тривалості подачі палива (φвпр), розподілу палива в об’ємі камери згоряння (за рахунок корекції розташування соплових отворів розпилювача та їх діаметра).За результатами дослідження встановлено характер зміни розподілу палива й дана оцінка деформуванню паливного факела у камері згоряння дизеля та можливості зменшення контакту ядра струменя зі стінкою камери згоряння й збільшення об’єму зони випарювання палива при скороченні часу паливоподачі. Отримані результати є передумовою для розробки технічних рішень щодо підвищення ефективності згоряння й підвищення паливної економічності двотактного дизеля та розробки рекомендацій із забезпечення нового рівня форсування.
Back to Top Top