ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕ № 1 (231) 2008 год

РЕФЕРАТЫ СТАТЕЙ

К 150-ЛЕТИЮ РУДОЛЬФА ДИЗЕЛЯ

В марте 2008 г. мировая научно-техническая общественность отмечает 150-летие со дня рождения выдающегося немецкого инженера-теплотехника Рудольфа Кристиана Карла Дизеля (Rudolf Christian Karl Diesel) — изобретателя поршневого двигателя внутреннего сгорания с воспламенением топлива от сжатия, который впоследствии стал носить имя своего создателя. Процесс создания и развития конструкции двигателя нового типа до настоящего времени значительно превосходящего по экономичности все известные его аналоги, был долгим и трудным. Рудольф Дизель прошел его, начав с формулировки общей теоретической идеи, которая постоянно совершенствовалась одновременно с созданием и испытаниями многочисленных опытных образцов своего двигателя, и завершил полным триумфом, когда был построен и испытан двигатель, имеющий невиданный для того времени эффективный КПД, равный 26 %. История жизни выдающегося изобретателя завершилась его трагическим и таинственным исчезновением, причина и подробности которого так и остались загадкой истории. Судьба выдающегося изобретения оказалась значительно успешнее, чем судьба его изобретателя. Сегодня без теплового двигателя Рудольфа Дизеля невозможно себе представить современные автомобили, морские и речные суда, локомотивы, промышленные генераторные установки и многие другие виды стационарной и транспортной техники. Отдавая должное памяти выдающегося инженера-изобретателя, мы предлагаем вниманию читателей некоторые наиболее интересные материалы, посвященные его жизни и творчеству.

К 100-ЛЕТИЮ П.А. ИСТОМИНА

Ученые и преподаватели Государственного морского технического университета в апреле 2008 г. отмечают 100-летие заслуженного деятеля науки и техники д.т.н. проф. Истомина П.А., одного из создателей научной школы тепловых двигателей университета. Юбилейные мероприятия пройдут в форме научной конференции «Актуальные вопросы развития поршневых ДВС», которая состоится в июне 2008 г.

РАСЧЕТЫ. КОНСТРУИРОВАНИЕ. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ

Статья является развитием метода химического турбулентного тепломассообмена (ХТТ) в двигателях внутреннего сгорания, основы которого изложены в одноименной монографии одного из авторов. Опубликованные математические модели и программное обеспечение при ряде допущений полностью описывают испарение распыленного топлива, горение неоднородной в пространстве смеси, химическую кинетику горения на микроламинарном участке фронта, турбулентное догорание в объеме за фронтом горения и в процессе расширения. Последние процессы определяют содержание оксидов углерода и азота в отработавших газах. Применение в расчетах полей турбулентного коэффициента диффузии (температуропроводности) и результаты анализа пульсаций температуры и содержания радикалов позволили уточнить метод ХТТ.

В статье рассмотрены последовательность реализации комплексного метода оценки ресурса прецизионных сопряжений распылителя и методические особенности экспериментальной проверки достоверности предложенного метода. Установлена величина относительной погрешности расчетного определения изношенной массы контактного слоя иглы различных распылителей, отработавших близкие значения времени в условиях эксплуатации на тракторных и автомобильных дизелях.

Описываются методы определения ресурсных показателей цилиндровых втулок ДВС вследствие вибрационной кавитации. Предложена усовершенствованная методика оценки долговечности (ресурса) втулок в форме алгоритма, предусматривающего последовательность определения характеристик, влияющих на процесс их кавитационного разрушения. Приведены экспериментальные зависимости скорости эрозионного изнашивания цилиндровых втулок от продолжительности аккумуляционного периода эрозионного разрушения, представленного как функция частоты свободных колебаний втулки.

Представлена методика расчета геометрических параметров струи распыленного топлива. Отличительная особенность методики заключается в возможности проводить расчет с учетом влияния на закономерности протекания процесса распыливания реальных текущих характеристик осциллограммы впрыскивания.

СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЕЙ. АГРЕГАТЫ

Представлены рефераты докладов CIMAC 2007: • оценка предоставляемых возможностей двухступенчатой системой наддува с циклом Миллера для снижения выбросов окислов азота и улучшения топливной экономичности; • снижение дымности при набросе нагрузки за счет использования регулируемой импульсной системы наддува и подачи воздуха на колесо компрессора; • обеспечение стандартных межремонтных сроков службы двигателя при работе на тяжелом топливе за счет введения более продолжительного впрыска воды для очистки проточной части турбины; • использование при проектировании упрощенных методов оценки вибрационной прочности колеса центробежного компрессора для обеспечения его надежности.

АВТОМАТИЗАЦИЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЕ

При разработке алгоритмов диагностирования неисправностей судового малооборотного дизеля становится целесообразным использование методов многомерной статистики и статистической теории распознавания образов (СТРО). Такой подход к алгоритмизации систем диагностики становится, по мнению автора, особенно актуальным в наши дни, когда со стороны вычислительных систем практически сняты какие-либо ограничения, касающиеся объемов и скорости обработки информации. На конкретных примерах показана процедура построения алгоритма распознавания неисправностей топливной аппаратуры судового малооборотного дизеля с применением данной методологии.

ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ

Принятая в странах Евросоюза и США программа снижения предельно допустимых значений выбросов вредных веществ с отработавшими газами до 2012 г. требует от производителей тепловозных двигателей постоянных усилий, направленных на совершенствование этих показателей. По сравнению с действующими сегодня, значения показателей экологической безопасности должны быть снижены в несколько раз. Выполненные ОАО «Коломенский завод» исследования обеспечили создание новой модификации тепловозного дизеля Д49 21-29ДГ-01, соответствующего требованиям норм выбросов, вводимых резолюцией ЕС 2004/26 ЕG в 2009 г. Показатели экологической безопасности дизеля подтверждены сертификатом центра TUV NORD (Германия). Программа исследований, направленных на перспективу, предусматривала создание научного задела в направлениях использования новых принципов организации рабочего процесса, применения альтернативных топлив и различных технологий очистки отработавших газов.

В статье приведены результаты модельных расчетов загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода и диоксидом азота, создаваемого выбросами автотранспортных средств с двигателями, соответствующими требованиям Евро-0, Евро-1, Евро-2 и Евро-3, в ряде городов России. Показано, что при существующей интенсивности движения автотранспортных потоков выполнение требований Евро-2 является достаточным для соблюдения гигиенических критериев качества атмосферного воздуха по диоксиду азота и оксиду углерода в городах с численностью населения менее 500 тыс. человек. В мегаполисах и городах с преобладающим вкладом грузового автотранспорта и автобусов необходимым условием соблюдения гигиенических критериев качества атмосферного воздуха является соблюдение норм от Евро-3 до Евро-4 всеми категориями автотранспортных средств.

ИСТРИЯ ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ

В отечественном дизелестроении работы по созданию двигателя с механическим распыливанием топлива начались в 1914 г., и испытания состоялись 21 февраля 1925 г. Первым серийным отечественным бескомпрессорным судовым дизелем можно считать двигатель завода «Русский дизель» 1Д27,5/35. Его испытания успешно состоялись 6 января 1927 г. В статье представлено подробное описание конструкции дизеля 1Д27,5/35 и некоторые результаты испытаний.

НОВОСТИ ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ

• Разработка нового экспериментального стенда для оптимизации рабочего процесса крупных дизелей.
• Впрыск воды в камеру сгорания судового дизеля: новые подходы.
• Метод сверхскоростного измерения содержания NO в цилиндре главного судового дизля.
• Концентрация частиц в ОГ дизелей при работе на мазуте.
• Снижение выбосов SO_x с помощью скруббера.