Статья посвящена актуальному вопросу повышения потребительских свойств коммерческого автомобиля, а именно увеличению межсервисного интервала. Установление периодичности технического обслуживания автомобиля осуществляется с учетом обеспечения надежной работы агрегатов и узлов, изменения его свойств в процессе эксплуатации. Увеличенный межсервисный интервал позволяет снизить эксплуатационные затраты автомобиля. Одно из важных направлений работ по увеличению межсервисного интервала - контроль состояния моторного масла двигателя в условиях эксплуатации, обоснование браковочных показателей для оценки качества работающего масла, а также прогнозирование срока его службы. Ресурс моторного масла в значительной степени зависит от конструктивных особенностей двигателя, условий эксплуатации автомобиля, качества используемых эксплуатационных материалов, качества самого моторного масла и его присадок. Для определения сроков замены моторного масла проведен всесторонний анализ, включающий оценку характерных режимов работы двигателя в составе автомобиля, оценку состояния масла по результатам стендовых испытаний в составе двигателя, оценку эксплуатационных свойств моторного масла по результатам натурных испытаний в составе автомобиля.
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.
Рассмотрены свойства смесей нефтяного дизельного топлива с рапсовым маслом при его содержании в смеси от 0 до 60 % по объему. Исследованы физические свойства дизельного топлива, рапсового масла и смеси 80 % нефтяного дизельного топлива и 20 % рапсового масла при различной температуре. Предложены формулы, описывающие зависимости вязкости нефтяного дизельного топлива, рапсового масла и их смесей от температуры. Представлена методика расчета процессов впрыскивания и распыливания смеси нефтяного дизельного топлива и рапсового масла. Проведены расчетные исследования процессов впрыскивания и распыливания топлива в камере сгорания дизельного двигателя типа Д-245 при его работе в режиме максимальной мощности на смеси 80 % нефтяного дизельного топлива и 20 % рапсового масла. Исследована взаимосвязь содержания в отработавших газах оксидов азота и их дымности с основными параметрами впрыскивания и распыливания смесевого биотоплива - длиной струи и углом раскрытия конуса струи. Определены корреляционные зависимости для указанных параметров в виде квадратичных полиномов.
Рассмотрены вопросы, связанные с необходимостью улучшения экологической безопасности двигателей внутреннего сгорания и применения в них альтернативных топлив. Предложен способ, позволяющий надежно снизить содержание токсичных компонентов в отработавших газах дизельного двигателя путем замены штатного дизельного топлива метанолом и метиловым эфиром рапсового масла. Представлены результаты экспериментальных исследований экологических показателей дизельного двигателя, работающего на метаноле и метиловом эфире рапсового масла, установлены зависимости влияния на них нагрузочных и скоростных режимов его работы и определены их числовые характеристики. На основании экспериментальных данных представлены концентрации содержания токсичных компонентов в отработавших газах дизельного двигателя, подробно рассмотрен и проанализирован процесс образования в камере сгорания суммарных углеводородов CH x, диоксида углерода СО2, оксидов азота NO х, монооксида углерода СО, сажи С и рассмотрена причинно-следственная связь между образованием токсичных компонентов в цилиндре дизельного двигателя, работающего на метаноле и метиловом эфире рапсового масла, и показателями его рабочего процесса.
Показана целесообразность реализации в тепловозных двигателях газодизельного цикла, в котором природный газ воспламеняется от запальной дозы нефтяного дизельного топлива. В таком цикле обеспечивается стабильное воспламенение топливовоздушной смеси в широком диапазоне режимов тепловозного газодизельного двигателя. Разработаны системы электронного управления СУДМ.03, СУДМ.04, СУДМ.05, в которых подача газа осуществляется клапанами, установленными возле впускных клапанов каждого цилиндра. Подача запального дизельного топлива осуществляется с использованием топливных насосов высокого давления с быстродействующими клапанами, установленными в линиях высокого давления топливных насосов. Экспериментальные исследования системы СУДМ.03 в составе двигателя типа Д50 показали, что на режимах, соответствующих 1-7 позициям контроллера машиниста, замещение дизельного топлива газом составило от 60,3 до 93,9 %, а на режиме, соответствующем 8-й позиции контроллера, - 94,1 %. Испытания системы СУДМ.04 в составе двигателя типа GE7FDL12EFI показали, что на режимах, соответствующих 2-7 позициям контроллера, замещение дизельного топлива газом составило от 67 до 35 %, а на 8-й позиции контроллера - 36 %. Разработана система электронной системы управления СУДМ.05 для перспективного газодизельного двигателя 16ГДГ. Эта система включает подсистему регулирования частоты вращения, подсистему управления подачей природного газа и дизельного топлива, подсистему управления пуском, подсистему диагностики и аварийной защиты двигателя.
В работе использован метод пошагового численного формирования закона движения толкателя, определяющего профиль кулачка. Получаемый закон не описывается какой-либо заранее заданной аналитической зависимостью, а представляется в численном виде. При этом алгоритм его формирования позволяет максимизировать площадь под кривой перемещения толкателя при выполнении на каждом шаге заданных ограничений, связанных с кинематикой, динамикой, технологичностью и надежностью механизма. Предложено усовершенствование численного метода профилирования кулачка, связанное с введением дополнительного ограничения на скорость изнашивания профиля кулачка, и представлены некоторые результаты, получаемые при использовании этого усовершенствованного метода. Показана возможность снижения и выравнивания износа по углу поворота кулачка. Предлагаемый подход способствует сохранению в процессе изнашивания конфигурации кулачка, его кинематических и динамических характеристик и, следовательно, повышению его работоспособности и надежности.
Актуальность статьи обусловлена необходимостью выполнить расчетную оптимизацию параметров рабочего процесса в среднеоборотном дизельном двигателе. На начальных этапах такого исследования целесообразно применять аналитические методики, не требующие больших временных и материальных затрат. В статье представлен анализ результатов расчета рабочего процесса в среднеоборотном дизельном двигателе типа 16ЧН 26/26 (18-9ДГ) производства АО «Коломенский завод» по методу Гриневецкого - Мазинга и в программном комплексе «Дизель-РК» МГТУ им. Н. Э. Баумана. Приведено описание расчетных методов, их ключевые особенности. Отмечены различия этих двух подходов к описанию рабочего процесса дизельного двигателя. Анализ результатов моделирования по представленным методам и индицирования двигателя на стенде показывает хорошую сходимость полученных параметров рабочего процесса и индикаторных диаграмм.
Одноцилиндровые секции двигателей используются как ключевой инструмент фундаментальных и прикладных исследований процессов, протекающих в двигателях внутреннего сгорания. В статье проанализированы конструктивные решения, функциональные возможности и методологии применения современных одноцилиндровых секций двигателей ведущих производителей испытательного оборудования: компаний AVL, FEV, Ricardo, MAHLE и др. Выявлены преимущества модульной архитектуры, расширенные возможности оптической диагностики и проблемы корреляции данных. Доказана экономическая эффективность использования одноцилиндровых секций двигателей, обеспечивающая снижение затрат на испытания на 40…60 % по сравнению с затратами многоцилиндровых двигателей. Определены универсальные технические требования к исследовательским установкам, включая системы управления, диагностики, обеспечения режимов и безопасности, с акцентом на работу с альтернативными топливами. Перспективы развития связываются с интеграцией цифровых двойников и созданием стендов для гибридных силовых установок.
Объектом исследования является двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным зажиганием КАМАЗ серии 820.73-320 (КАМАЗ-820), работающий на компримированном природном газе. Цель работы - повышение эффективности диагностирования автотракторных ДВС, работающих на газомоторном топливе, с помощью регистрации и анализа данных системы управления двигателем и применения датчиков, регистрирующих качество горения топливовоздушной смеси. Разработан бортовой комплекс для регистрации параметров, характеризующих качество рабочих процессов в ДВС КАМАЗ-820 на компримированном природном газе - метане. Проведены длительные испытания на экспериментальной установке на базе автомобиля. В результате исследований подтверждена возможность длительно регистрировать параметры системы управления двигателем синхронно с дополнительными параметрами, такими как состав топливовоздушной смеси, частота и амплитуда колебаний блока цилиндров. Показан алгоритм регистрации и обработки данных для диагностирования ДВС. Разработаны практические рекомендации по эксплуатации газомоторной техники с бортовым комплексом регистрации при определении причин отказов двигателя. Показана возможность визуализации, хранения и анализа зарегистрированных данных.
В соответствии с программой мероприятий по реализации положений cоглашения № 75 от 17.06.2016 г. о сотрудничестве между ПАО «Газпром», ОАО «РЖД», АО Группа Синара, АО «Трансмашхолдинг» в качестве перспективного альтернативного топлива для тепловозных дизелей предложено использовать сжиженный природный газ. Несмотря на значительный мировой и отечественный опыт конвертации дизелей на работу по газодизельному циклу проблема обеспечения надежного воспламенения газового топлива в цилиндрах в полной мере не получила однозначного решения. Ключевыми барьерами, ограничивающими область надежного воспламенения газового топлива, являются нестабильная работа штатной топливной аппаратуры на режимах холостого хода и частичных нагрузок, а также существенное ухудшение теплового состояния ключевых составных частей двигателя при реализации газодизельного цикла, например, топливных форсунок. С одной стороны, такое положение обусловлено требованиями владельца инфраструктуры в лице ОАО «РЖД» об одновременном обеспечении высокой степени замещения дизельного топлива газовым и реализации полной мощности как в дизельном, так и в газодизельном цикле, что подразумевает работу на обозначенных режимах на штатной топливной аппаратуре, не предназначенной для эксплуатации на таких режимах. С другой стороны, при конвертации дизелей на работу по газодизельному циклу, как правило, значительное внимание уделяется обеспечению стабильной подачи запальной порции топлива без оценки теплового состояния форсунок, что приводит к повышению температуры носков распылителей форсунок, а следовательно, к увеличению темпа закоксовывания распыливающих отверстий, зависанию и в ряде случаев заеданию иглы. В настоящей статье проведено исследование закономерностей изменения температуры форсунки дизеля при реализации газодизельного цикла и установлено, что температура поверхности форсунок в газодизельном цикле работы двигателя увеличивается на 25…35 °С по сравнению с температурой в чисто дизельном цикле в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель.
Актуальность статьи обусловлена необходимостью замещения нефтяного дизельного топлива моторными топливами, получаемыми из альтернативных сырьевых ресурсов. В качестве современного альтернативного топлива рассмотрен природный газ. Проведено экспериментальное исследование двигателя с принудительным зажиганием типа КАМАЗ 820.93, работающего на природном газе (газовый двигатель). При испытаниях двигатель поочередно оснащался поршнями базового варианта с цилиндрической камерой в поршне и опытными поршнями по вариантам № 1 и 2, различающимися диаметром и глубиной указанной камеры. На режиме, близком к режиму максимального крутящего момента, наименьший удельный эффективный расход топлива, равный 193 г/(кВт · ч) достигнут при использовании опытных поршней по варианту № 2, а наибольший - 197 г/(кВт · ч) - при использовании базовых поршней. На этом режиме наименьшая концентрация оксидов азота в отработавших газах исследуемого двигателя, равная 1100 ppm, отмечена при использовании базовых поршней, а наибольшая - 1350 ppm - при использовании опытных поршней по варианту № 1. На других скоростных режимах с полной нагрузкой наибольшее содержание оксидов азота в отработавших газах отмечено при использовании опытных поршней по варианту № 2. При этом наибольшая концентрация несгоревших углеводородов в отработавших газах, равная 2200 ppm, отмечена при использовании базовых поршней, а наименьшая - 1700 ppm - при использовании опытных поршней по варианту № 2. В целом отмечены преимущества использования в исследуемом двигателе опытных поршней по варианту № 2.
Улучшение статических и динамических показателей дизельных двигателей может быть достигнуто при выборе оптимальной схемы системы воздухоснабжения. В статье проанализированы применяемые схемы систем наддува дизельных двигателей. Рассмотрены система газотурбинного наддува со свободным турбокомпрессором, система наддува с силовой турбиной и приводным компрессором, система наддува с турбокомпрессором и регулированием подачи дополнительного воздуха в цилиндры. В качестве объекта исследования выбран дизельный двигатель типа Д6Н, работающий в составе дизель-генераторной установки. Разработана математическая модель комбинированного двигателя с указанными системами наддува и электронным регулятором частоты вращения. С использованием программного комплекса SimInTech проведено моделирование переходного процесса наброса полной нагрузки на исследуемый двигатель. Замена системы газотурбинного наддува исследуемого двигателя силовой турбиной и приводным компрессором привела к сокращению продолжительности переходного процесса с 3,07 до 2,82 с. Для улучшения динамических характеристик системы газотурбинного наддува рассмотрена возможность дополнительной подачи воздуха в цилиндры в динамических режимах. Получена желательная характеристика дополнительной подачи воздуха в цилиндры двигателя с турбокомпрессором и регулированием подачи дополнительного воздуха в цилиндры. При реализации этой характеристики интегральная подача дополнительного воздуха в цилиндры в рассматриваемом переходном процессе составила 0,02342 кг. Подача дополнительного воздуха в цилиндры двигателя с турбокомпрессором позволила сократить продолжительность переходного процесса до 2,82 с.