ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕ № 2 (244) 2011 год

РЕФЕРАТЫ СТАТЕЙ

РАЗВИТИЕ ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ В РОССИИ

РАСЧЕТЫ. КОНСТРУИРОВАНИЕ. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ

Ключевые слова: ДВС, поршни, струйное охлаждение, математическая модель.
Представлены результаты численного моделирования гидродинамики и теплообмена при взаимодействии струи охлаждающего масла и перемещающегося поршня, что позволяет оценить эффективность струйного охлаждения поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Рассмотрены физические явления, сопровождающие струйное охлаждение и методы их описания, разработана расчетная модель. Результаты расчетов подтверждены экспериментальными данными. Выполнено численное исследование эффективности охлаждения поршней на различных режимах работы двигателя и предложены направления дальнейшего развития разработанной методики.

Ключевые слова: смесеобразование, впрыскивание и горение топлива, топливная экономичность, выбросы вредных веществ с отработавшими газами.
Рассмотрены методы и средства совершенствования рабочего процесса с непосредственным впрыскиванием топлива и открытой камерой сгорания в целях повышения топливной экономичности и снижения выбросов вредных веществ с отработавшими газами при ограничении тепловой и механической нагруженности деталей дизеля.

Ключевые слова: надежность ДВС, воздушная ударная волна, испытательный стенд.
Разработан новый универсальный стенд для проверки стойкости двигателей внутреннего сгорания к воздействию поражающих факторов воздушной ударной волны. Стенд предназначен для испытаний двигателей на соответствие специальным требованиям, предъявляемым к энергоустановкам объектов военной инфраструктуры и специального назначения. Достоинством стенда является возможность имитации как фазы сжатия, так и фазы разрежения воздушной ударной волны.

СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЕЙ. АГРЕГАТЫ

Ключевые слова: турбокомпрессор, двухступенчатый наддув, снижение выбросов вредных веществ, цикл Миллера.
К основным тенденциям развития современного двигателестроения относятся снижение эмиссии вредных веществ, улучшение топливной экономичности и повышение мощности. Особенно актуальна проблема сокращения вредных выбросов в связи с предстоящим введением более жестких нормативов для двигателей всех назначений. Одним из эффективных средств снижения эмиссии NOx является использование цикла Миллера, реализация которого требует высокого давления наддува, достигаемого в двухступенчатой системе наддува (ДСН). На основе моделирования была выполнена оценка возможностей, предоставляемых ДСН, и предложены конкретные варианты исполнения двигателей с такой системой.

ТОПЛИВО. СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Ключевые слова: слова: топливо, магнитоконтроль, гистограммы ферропримесей.
Выполнен критический анализ методов определения и нормирования концентрации железосодержащих примесей в топливе. Обоснованы преимущества многооперационного «экстраполируемого» (фильтрационного) магнитоконтроля. Получены пооперационные (посекционные) гистограммы распределения количества и объема ферропримесей в бензине по размерам. Установлено, что с учетом суммарного объема и суммарной площади поверхности доминирующими являются феррочастицы размерами 0,1–1 и 0,1–0,4 мм.

Ключевые слова: дизель, рапсовое масло, смесевое топливо, стендовые испытания.
Проведены стендовые испытания тракторного дизеля на дизельном топливе и его смесях с рапсовым маслом. Определены мощностные и экономические показатели дизеля на основных режимах его работы. Экспериментально подтверждена возможность применения рапсового масла в качестве моторного топлива.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ДВИГАТЕЛЕЙ

Ключевые слова: судовые дизели, элементы, функциональная надежность, математические модели.
Представлены математические методы прогнозирования функциональной надежности элементов судовых дизелей, полученные с использованием аппроксимации полиномами различных степеней и интерполирования сплайнами данных статистических исследований по параметру потока отказов. Показано, что наибольшей степенью адекватности обладают модели при аппроксимации данных смыкающим кубическим сплайном.

НОВОСТИ ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ

Ключевые слова: ДВС, вредные выбросы, ресурсосбережение, топливные элементы.
В предлагаемом обзоре представлены промышленные новинки в области двигателестроения, освещенные в последних специализированных зарубежных журналах. В их число входят разработки, либо уже внедренные в серию, либо находящиеся на стадии исследований. Большая их часть касается методов снижения вредных выбросов с отработавшими газами и/или повышения топливной экономичности, а также применения альтернативных топлив и источников возобновляемой энергии. По мере ужесточения требований международных и национальных экологических стандартов усилия исследователей и конструкторов все в большей степени фокусируются на средствах снижения выбросов NOx, в первую очередь — за счет совершенствования рабочего процесса. В качестве такого средства большую популярность приобрел цикл Миллера, который, в сочетании с высоким наддувом, позволяет найти разумный компромисс между выбросами NOx и экономичностью. В обзоре также рассматриваются вопросы модернизации существующих силовых установок, проводимой, в частности, с целью улучшения их экологических показателей. Особый интерес представляет опыт создания электростанций на топливных элементах, работающих на биогазе очистных сооружений. Тем самым одновременно решаются задачи безопасной утилизации отходов, получения экологически чистой возобновляемой энергии и снижения эмиссии парниковых газов.

В КРАСНОДАРЕ ИСПЫТАН АВТОБУС НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРАХ, ПОЗВОЛЯЮЩИЙ НА 40 % СНИЗИТЬ ПОТРЕБЛЕНИЕ ТОПЛИВА И ЗНАЧИТЕЛЬНО СОКРАТИТЬ ВЫБРОСЫ В АТМОСФЕРУ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
В г. Краснодаре успешно завершились испытания опытных образцов нового для России вида городского транспорта — гибридного автобуса. Ключевым техническим решением в силовой установке автобусов является применение инновационных накопителей энергии — электрохимических конденсаторов, которые разработаны и производятся российской компанией «Элтон». Результаты испытаний показали 40 %-ное сокращение расхода топлива по сравнению с современным автобусом с газовым двигателем. Испытания подтвердили, что благодаря применению электрохимических конденсаторов в ОГ автобуса практически отсутствуют вредные вещества, такие как СО, CH, NOx. Экологические показатели гибридного автобуса соответствуют требованиям стандарта Евро 6. К дополнительным преимуществам следует отнести низкий уровень шума и вибрации. Измерения проводились на маршруте Е2, который проходит по загруженной транспортом главной улице города — Красной и связывает Депо №1 с железнодорожным вокзалом. Первые в России гибридные автобусы («Экобусы») были выпущены на заводе «Тролза» (Саратовская область) в 2010 г. Силовая установка автобуса представляет собой газовую микротурбину, которая приводит ходовой электродвигатель и одновременно заряжает конденсаторный накопитель энергии. Дополнительная энергия вырабатывается за счет рекуперации при электрическом торможении (торможении электродвигателем), которая также сохраняется в конденсаторном накопителе и в дальнейшем используется для разгона автобуса. Особенностью работы городского общественного транспорта является частое повторение циклов разгон–торможение, которые приводят к значительному расходованию топлива и загрязнению атмосферы вредными выбросами. Использование электрохимических конденсаторов с рекуперацией энергии торможения позволяет эффективно решить обе эти проблемы. Электрохимические конденсаторы способны быстро накапливать и отдавать энергию в объемах, на порядок превышающих аналогичные показатели для обычных конденсаторов. В отличие от аккумуляторов, они обладают высокой удельной мощностью, ресурсом не менее миллиона циклов заряда–разряда, не требуют технического обслуживания и надежно работают в условиях экстремальных температур. Эти изделия применяются не только в гибридном транспорте, но и в системах пуска двигателей внутреннего сгорания. Россия является одним из мировых лидеров в сфере разработки и производства электрохимических конденсаторов. Продукция ЗАО «Элтон» экспортируется за рубеж с 1998 г., а недавно в США началось производство этих изделий по лицензии российской компании.

КОМПАНИЯ «АЛЬФА ЛАВАЛЬ» НАЧАЛА ВЫПУСК ВОЗДУШНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ В РОССИИ

В марте 2011 г. компания «Альфа Лаваль» одна из первых среди мировых компаний, выпускающих теплообменное оборудование, начала производство воздушных теплообменников на территории России. Это существенные инвестиции, которые призваны усилить позиции компании на рынке, удовлетворить увеличивающийся спрос и сделать оборудование «Альфа Лаваль» еще более доступным для партнеров. Быстрый рост рынка коммерческих систем охлаждения в России возможен благодаря быстрому сервисному обслуживанию и удобству поставки воздушных теплообменников компании. С запуском нового производства «Альфа Лаваль» сможет еще больше увеличить объем продаж благодаря оптимизации канала поставок в России. Это новое производство позволит полностью удовлетворить потребности российского рынка. Новое производство вышло на полную мощность и ожидается, что в 2011 г. объем продукции составит более 5000 единиц.

«АЛЬФА ЛАВАЛЬ» ПОЛУЧИЛА ЗАКАЗ ОТ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА В РОССИИ

Компания «Альфа Лаваль» — мировой лидер в области теплообменного, сепарационного и потокопроводящего оборудования — получила крупный заказ на компактные теплообменники «Compabloc» от нефтеперерабатывающего завода в России. Объем заказа составил порядка 70 млн шведских крон, поставка запланирована на 2012 г. Теплообменники будут использоваться в различных технологических процессах, таких как гидроочистка бензинов, замедленное коксование и утилизация факельных сбросов. Установка компактных теплообменников компании позволит повторно использовать тепло, вырабатываемое в одной части технологического процесса для нагрева в другой его части, тем самым существенно повысит энергоэффективность технологического цикла в целом. В процессе нефтепереработки расходуется большое количество энергии. Поэтому повторное использование тепла существенно отражается на рентабельности. Это одна из причин, влияющих на высокий спрос на энергоэффективные решения компании «Альфа Лаваль». Компаблоки «Альфа Лаваль» позволяют восстановить до 95 % тепла, которое в противном случае было бы потеряно, тем самым повышая эффективность процесса на 40 % по сравнению с кожухотрубными теплообменниками.

ТРАНСМАШХОЛДИНГ СОЗДАЕТ СП ПО РАЗРАБОТКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ ИННОВАЦИОННЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ СОВМЕСТНО С ГЕРМАНСКОЙ КОМПАНИЕЙ «TOGNUM AG»

ЗАО «Трансмашхолдинг» и ведущий мировой про изводитель силовых и пропульсивных установок германская компания «Tognum AG» (в состав которой входит один из лидеров мирового дизелестроения компания «MTU Friedrichshafen GmbH»), подписали соглашение о создании в России совместного предприятия по разработке и производству инновационных дизельных двигателей. Соглашение подписано во время работы Санкт-Петербургского экономического форума председателем совета директоров «Трансмашхолдинга» Андреем Бокаревым и председателем совета директоров «Tognum AG» Фолькером Хойером. В соответствии с достигнутым соглашением партнеры создают в Нидерландах совместное предприятие «Tognum Transmashholding B.V.», в капитале которого каждый из них будет иметь по 50 % акций. В свою очередь, нидерландская компания станет единственным акционером российского юридического лица, в рамках которого и будут реализовываться совместные проекты. Стороны договорились создать в России совместный инжиниринговый центр, который займется разработкой новых перспективных дизельных двигателей. Кроме того, в г. Коломна планируется создать новое производство дизелей мощностью до 1000 ед. в год. Предприятие будет заниматься выпуском двигателей различного применения, в том числе железнодорожного и стационарного. Планируется также создать испытательную лабораторию и локализовать производство основных компонентов. Ожидается, что через пять лет после начала производства около 2/3 всех используемых для нового двигателя комплектующих будут поставляться российскими предприятиями, включая «Пензадизельмаш» и Коломенский завод, входящие в состав «Трансмашхолдинга». Начало производства запланировано на 2013 г. По мнению Председателя Совета директоров «Трансмашхолдинга» А. Бокарева, совместная работа с MTU по разработке новых дизельных двигателей создает отличные предпосылки для развития в России дизелестроения.

НА КОЛОМЕНСКОМ ЗАВОДЕ ЗАВЕРШЕНЫ МЕЖВЕДОМСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ НОВОГО СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ 11Д42

На Коломенском заводе завершились межведомственные испытания (МВИ) опытного дизеля 11Д42, разработанного и изготовленного по заказу ЦКБ «Айсберг» для корабля специального назначения проекта 18280 ВМФ России. МВИ подтвердили соответствие эксплуатационных характеристик 11Д42 требованиям технического задания заказчика. Межведомственные испытания 11Д42 завершены с положительными результатами, что подтверждено решением межведомственной комиссии. Двигатель рекомендован к серийному производству. Коломенский завод на протяжении многих лет является поставщиком двигателей для отечественных судостроителей, однако до настоящего времени предприятие работает только в секторе военного кораблестроения. Дальнейшее развитие технических решений, которые внедрены на дизеле 11Д42, позволит диверсифицировать свое предложение на российском судостроительном рынке». Восьмицилиндровый дизель 11Д42 размерности 30/38 мощностью 2000 кВт входит в состав дизель-редукторного агрегата 5ДРА. Главная энергетическая установка корабля проекта 18280 состоит из двух дизель-редукторных агрегатов 5ДРА и предназначена для работы на винт регулируемого шага. Дизель 11Д42 создан на базе конструкции типоразмерного ряда 30/38. Проектирование двигателя осуществлено в короткие сроки благодаря применению параллельно-последовательных методов проектирования с использованием системы автоматизированного проектирования». Строительство корабля проекта 18280 ведет ОАО «Судостроительный завод "Северная верфь"». В состав 5ДРА также входят редуктор производства ОАО «Звезда», электронная цифровая система управления производства НПО «Аврора». Кроме того, установка имеет интерактивные средства диагностики, технического руководства, обучения и тренинга личного состава корабля. В настоящее время завершается строительство и подготовка специального стенда для испытаний 5ДРА.