Статья: ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТЯГАЧЕЙ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ИНТЕРВАЛОВ СМЕНЫ МОТОРНОГО МАСЛА (2025)

Рассмотрена возможность использования в дизельных двигателях биотоплив, получаемых из микроводорослей. Представлены технологии получения биотоплив из биомассы микроводоросли Chlorella vulgaris. Эти технологии включают процессы выращивания микроводоросли, фильтрации и сушки полученной биомассы, экстракции из нее липидной фракции (водорослевого масло), получение из указанных липидов сложного метилового эфира путем их этерификации. Проведены экспериментальные исследования дизельного двигателя типа Д-243 на режимах внешней скоростной характеристики на нефтяном дизельном топливе и на смесях этого топлива со сложным метиловым эфиром липидной фракции микроводоросли С hlorella vulgaris в количестве от 5 до 40 % по объему. Результаты экспериментальных исследований показали, что на режиме максимальной мощности при n = 2200 мин-1 по мере увеличения содержания биодобавки в смесевом топливе от 0 до 40 % эффективная мощность двигателя уменьшилась на 4,8 %. При этом отмечено снижение содержания в ОГ монооксида углерода на 23 %, несгоревших углеводородов - на 25 %, уменьшение дымности отработавших газов на 18 %. В целом отмечено, что биодобавка сложного метилового эфира липидной фракции микроводоросли С hlorella vulgaris в нефтяное дизельное топливо приводит к ухудшению показателей топливной экономичности и улучшению показателей токсичности отработавших газов исследуемого двигателя.

В рамках рассмотрения экологических вопросов, возникающих в результате роста парка автотракторной техники, обозначена перспективность развития двигателестроительной отрасли. Обосновано применение в дизельном двигателе альтернативного топлива - метанола и метилового эфира рапсового масла, позволяющего полностью заместить дизельное топливо нефтяного происхождения. Предложено конструктивное решение вопросов организации подачи рассматриваемого альтернативного топлива в цилиндры двигателя и обозначены показатели, характеризующие эффективность его применения на исследуемых нагрузочных и скоростных режимах. Представлены результаты экспериментальных исследований мощностных и экономических параметров рабочего процесса двигателя, работающего на метаноле и метиловом эфире рапсового масла, с установлением зависимости влияния режимов работы на эффективные показатели и определением их числовых характеристик. Даны рекомендации по обеспечению устойчивой работы дизельного двигателя на применяемых топливах с характеристикой их соотношений и эксплуатационные предложения.

Для уменьшения запальной порции дизельного топлива современного газодизеля от 15 до 6 %, размер которой ограничен перегревом форсунки в связи с ухудшением ее охлаждения топливом, проанализирована возможность применения на газодизеле грузового автомобиля форсунки от дизеля легкового автомобиля. Это исключает работу двигателя в дизельном режиме на полной нагрузке, но сохраняет возможность работы в аварийном режиме для движения с уменьшенной скоростью, а также позволяет использовать камеры сгорания газовых двигателей, что приводит к улучшению показателей двигателя. В среде AVL FIRE выполнены расчеты газодизеля с дизельной и двумя газовыми камерами сгорания - конической и омегообразной - для штатной и малой форсунок, трех размеров запальной порции дизельного топлива, нагрузки 100 и 25 %. Уменьшение запальной порции дизельного топлива от 15 до 6 %, замена дизельной камеры сгорания конической и уменьшение размеров форсунки привели к снижению индикаторного КПД на 1 % на полной нагрузке и увеличению на 2 % на малой нагрузке. Расходы на топливо при работе на полной нагрузке уменьшаются на 10,2 %, выбросы азота - на 21 %, а выбросы несгоревшего метана - на 34 % на полной нагрузке и 37 % - на малой.

Дизельные двигатели дизель-генераторов маневровых тепловозов работают в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов. В режимах малых нагрузок и холостого хода отмечается снижение эксплуатационной эффективности работы многоцилиндрового тепловозного дизельного двигателя. Одним из эффективных способов повышения эксплуатационной эффективности работы этих двигателей является отключение части цилиндров в режимах холостого хода и малых нагрузок. В статье рассмотрены некоторые аспекты отключения части цилиндров в режимах холостого хода и малых нагрузок тепловозных двигателей. Отмечено, что при выборе компоновки двигателя предпочтение следует отдавать многоцилиндровым (не менее восьми цилиндров) V -образным среднеоборотным двигателям. Наиболее предпочтительно применять электрический привод вспомогательных агрегатов тепловоза с использованием в качестве источника энергии главного генератора или вспомогательной электрической машины, расположенной на фундаментной раме двигателя. Основной причиной низкочастотных вибраций дизель-генераторной установки при отключении цилиндров двигателя в режиме холостого хода являются околорезонансные вынужденные колебания фундаментной рамы. При выборе параметров упругих опор фундаментной рамы необходимо исключить возможность возникновения околорезонансных и тем более резонансных колебаний рамы на опорах при любых частотах вращения холостого хода и любых сочетаниях работающих и отключенных цилиндров. При отключении цилиндров в многоцилиндровом дизельном двигателе увеличение суммарной эффективной мощности оставшихся в работе цилиндров превышает эффективную мощность отключенных цилиндров за счет механических потерь и дополнительных насосных потерь на тактах сжатия-расширения в отключенных цилиндрах.

Моделирование теплого состояния базовых теплонапряженных двигателей внутреннего сгорания - сложная задача, которая требует учета множества факторов, включая теплопередачу, механические напряжения и влияние различных условий эксплуатации. В связи с этим статья, посвященная моделированию теплового состояния базовых теплонапряженных деталей двигателей внутреннего сгорания при согласованных граничных условиях теплообмена в сопряжениях, является актуальной. В статье представлены основные аспекты, которые стоит учитывать при проведении указанного моделирования, а также подходы к моделированию теплового и напряженно-деформированного состояний теплонапряженных деталей тепловозного двигателя. При моделировании теплового состояния деталей цилиндропоршневой группы первостепенное значение имеют условия теплообмена в камере сгорания двигателя. Среди многочисленных вариантов формул для определения коэффициента теплоотдачи от горячего газа стенкам камеры сгорания предпочтение отдано формуле Вошни. Разработана конечно-элементная модель гильзы цилиндра и поршня. В результате моделирования получены температурные поля этих деталей. Разработанный программный комплекс позволяет более точно рассчитывать температуру и тепловые нагрузки на теплонапряженные элементы двигателя.

Определены условия образования линии разрыва потока газов в такте расширения дизельного двигателя, работающего по комбинированному циклу, и найдены точки релаксации (бифуркации) потока расширяющихся газов. Показано, что энтропия рабочего тела (расширяющихся в цилиндре дизельного двигателя газов) как функция состояния может быть использована для анализа работы двигателя. Выполнен расчет показателей энтропии в такте расширения для двух найденных точек релаксации на индикаторной диаграмме. Установлено, что приращение энтропии стремится к нулю, что подтверждает реальность определенной авторами линии разрыва потока газов. Оценены эффективная длительность такта расширения и оптимальная высота цилиндра дизельного двигателя по результатам экспериментального определения точек релаксации (бифуркации) в такте расширения и расчета изменения энтропии ∆ S для этого такта посредством использования скорости потока газов и динамики ее изменения. Приведены аналитические выражения для определения изменения энтропии ∆ S. Показано, что полученные в статье результаты не зависят от конструкции дизельного двигателя.