Анотація до роботи:

Самойленко Д.Є. Поліпшення техніко - економічних показників автотракторного дизеля шляхом регулювання турбонаддуву. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки. - Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2008.

Дисертація присвячена розробці ефективного методу, можливих конструкцій і рекомендацій із впровадження регульованої системи турбонаддуву автотракторного дизеля.

Розроблено макетний і дослідний зразки регульованого ТКР з БНА. Проведені розрахункові дослідження для оцінки впливу різних методів регулювання ТКР на показники робочого процесу дизеля. Проведено експериментальні дослідження автотракторного дизеля 4 ЧН 12/14 з макетним зразком регульованого ТКР з БНА, за результатами яких зроблені висновки про вплив регулювання на показники двигуна в широкому діапазоні режимів роботи, у тому числі за циклом ESC. Відзначено, що оптимальним настроюванням регульованого ТКР з БНА є настроювання, при якому забезпечуються мінімальні викиди СО і твердих часток.

У роботі представлені рекомендації із впровадження дослідного зразка ТКР з регульованим БНА на автотракторному дизелі.

У дисертаційному дослідженні поставлена і вирішена актуальна науково - технічна задача щодо поліпшення техніко-економічних показників автотракторного дизеля шляхом регулювання турбонаддуву. Вирішення задачі забезпечено розробкою нового методу регулювання ТКР з БНА та розробкою конструкції турбокомпресора, в якому забезпечена реалізація запропонованого методу регулювання. Для цього проведено розрахункові та експериментальні дослідження з регульованим і нерегульованим ТКР, розроблено рекомендації із застосування нового методу регулювання у двигунобудуванні. У дисертаційному дослідженні отримані такі результати:

1. За результатами аналізу існуючих систем регулювання турбонаддуву зроблено висновок щодо актуальності розробки нового методу регулювання турбіни ТКР, який би характеризувався дешевизною, простотою, надійністю, високим ККД у всьому діапазоні регулювання і оптимальним рівнем на всіх режимах роботи двигуна.

2. Розроблено метод регулювання турбонаддуву і відповідну йому конструкцію макетного зразка ТКР з регулюванням шляхом зміни площі кінця розгінної ділянки турбіни з БНА, що дозволяє значно покращити техніко – економічні показники автотракторного дизеля.

3. За допомогою уточненої математичної моделі розрахунку характеристик турбіни виконано розрахункове моделювання спільної роботи дизеля за зовнішньою характеристикою з серійним ТКР, а також ТКР з сопловим регулюванням і регулюванням БНА. Встановлено, що алгоритм регулювання турбіни з сопловими лопатками і за рахунок зміни площі кінця розгінної ділянки турбіни з БНА описується прямою залежністю, однак кут нахилу прямої у ТКР з сопловим регулюванням на 5 градусів менше (30 град), що свідчить про незначну перевагу соплового регулювання в порівнянні з регулюванням БНА.

4. Отримано емпирічну залежність, яка дозволяє для автотракторного дизеля типу 4ЧН 12/14 знаходити димність ВГ за заданими значеннями коефіцієнта надлишку повітря і частотою обертання колінчастого вала двигуна n.

5. Проведено моторні випробування автотракторного дизеля 4ЧН12/14 з серійним і макетним зразком регульованого ТКР. Установлено особливості протікання робочого процесу дизеля при роботі за Європейським циклом ESC.

6. Регулювання турбонаддуву шляхом зміни площі кінця розгінної ділянки турбіни з БНА позитивно впливає на середньоексплуатаційні витрати палива, вміст СО, димність (викиди нерозчинних твердих часток) ВГ. За результатами розрахунку по комплексному критерію паливної економічності і токсичності ВГ дизеля показано, що оптимальним є настроювання регульованого ТКР з БНА на мінімальні викиди СО і твердих часток.

7. Запропонована перспективна конструкція і рекомендації по впровадженню дослідного зразка регульованого ТКР з БНА та зроблена оцінка щодо ефективності її застосування на автотракторному дизелі 4ЧН12/14. Виявлено, що при роботі двигуна за зовнішньою характеристикою регулювання з глибиною 30% дозволить поліпшити економічність ДВЗ, збільшити коефіцієнт пристосовності дизеля на 9,7 % і досягти постійного крутного моменту в діапазоні частот обертання колінчастого вала від 1250 до 1500 хв ^-1.

8. Отримано статичні характеристики турбіни дослідного зразка регульованого ТКР, виконаного на базі серійного ТКР – 7ТВ-03. Встановлено, що зменшення площі перетину кінця розгінної ділянки БНА дозволяє досягти більших значень _Т. При цьому максимальний ККД при одній і тій же приведеній швидкості зміщується у бік менших u/c.

9. Результати наукового дослідження впроваджені та використовуються в ТОВ “Турбо - Веста” (м. Харків), КП “ХКБД” (м. Харків), проблемною науково-дослідною лабораторією кафедри двигунів внутрішнього згоряння НТУ „ХПІ”, а також у навчальному процесі при підготовці студентів спеціальності 090210 - двигуни внутрішнього згоряння в НТУ „ХПІ”.

Публікації автора:

1. Марченко А.П., Самойленко Д.Е., Петросянц В.А. Оценка эффективности применения соплового регулирования для наддува 4-х цилиндрового автотракторного дизеля // Вестник науки и техники. – Харьков: ООО “ХДНТ”. – 2004. – Вып. 1(16). – С.42 – 51. Здобувачем виконана оцінка ефективності застосування соплового регулювання для наддуву чьотирьохциліндрового автотракторного дизеля.

2. Марченко А.П., Петросянц В. А., Самойленко Д.Е., Минак А.Ф., Обозный С.В. Улучшение технико – экономических показателей транспортного дизеля путем регулирования турбокомпрессора с безлопаточным направляющим аппаратом // Двигатели внутреннего сгорания. – Харьков: НТУ "ХПИ". – 2004. – № 1. – С. 3-6. Здобувачем запропонована залежність перетину кінця розгінної ділянки БНА равлика турбіни від режиму роботи 6-ти циліндрового дизеля типу СМД - 60, при якій би забезпечувалися найкращі показники економічності та токсичності.

3. Марченко А.П., Парсаданов И.В., Самойленко Д.Е., Петросянц В.А., Михайлик В.Н. Выбор закона регулирования турбины автотранспортного дизеля// Авиационно – космическая техника и технология . –Харьков: Нац. аэрокосмич. ун-т “ХАИ”. – 2005. – Вып.18. – С.54 –57. Здобувачем отримані результати дослідження впливу регулювання турбокомпресора з безлопатковим спрямовуючим апаратом на техніко- економічні показники 6-ти циліндрового дизеля типу СМД - 60 з напівімпульсною системою наддуву.

4. Марченко А.П., Петросянц В.А., Самойленко Д.Е. Влияние регулирования в турбокомпрессоре с безлопаточным направляющим аппаратом на показатели дизеля 4ЧН 12/14 // Двигатели внутреннего сгорания. – Харьков: НТУ "ХПИ". – 2005. – № 1. – С. 35-40. Здобувачем проведена оцінка можливості виконання дизелем 4ЧН 12/14 з регульованим ТКР норм по димності, передбачених правилами ЄЕК ООН №24.

5. Марченко А.П., Прохоренко А.А., Самойленко Д.Е., Мешков Д.В. Универсальный автоматизированный стенд для испытаний ДВС // Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. – Харків: НТУ “ХПИ” – 2006. – №26. – С. 119 – 126. Здобувачем розглянута структура, елементи схеми стенда, а також програмне забезпечення Diesel Analyse, яке застосоване здобувачем у процесі обробки індикаторних діаграм.

6. Патент України 79451, МПК F01D 17/14, F 04D 27/00. Спосіб регулювання доцентрової турбіни з безлопатковим направляючим апаратом / Петросянц В.А., Карнаухов Ю.Й., Марченко А.П., Самойленко Д.Є. – № 20040907860; Заявл. 27.09.2004; Опубл. 15.12.2006, Бюл. № 9. – 4 с.:ил. Здобувачем запропоновано характер руху профільованого елемента.

7. Патент РФ 2298652 С2, МКИ F01D 17/14, F 04D 27/00. Способ регулирования центростремительной турбины с безлопаточным направляющим аппаратом/ Петросянц В.А., Карнаухов Ю.И., Марченко А.П., Самойленко Д.Е. – № 2004130568; Заявл. 10.04.2006; Опубл. 10.05.2007. – Бюл. №13. – 4 с.:ил. Здобувачем проведено експериментальні випробування регульованого ТКР.

8. Международная заявка PCT WO 2006/036134 A1, МКИ F01D 17/14, F 04D 27/00. Способ регулирования центростремительной турбины с безлопаточным направляющим аппаратом/ Петросянц В.А., Карнаухов Ю.И., Марченко А.П., Самойленко Д.Е. – № PCT/UA 2005/000038; Заявл.21.09.2005; Опубл. 6.04.2006. –14 с.:ил. Здобувачем декларований новий спосіб регулювання доцентрової турбіни.