Проекты, выполненные в управлении «ДВС»

Государственный контракт № 12411.0816900.20.115 от 04 июня 2012 г.
Заказчик: Министерство промышленности и торговли Российской Федерации
Период выполнения: 2012 г.

Результаты работы

1. Разработана конструкторская документация на макетные образцы теплообменников нового типа. По сравнению с традиционными конструкциями число деталей уменьшено на 20 - 25%;
2. Изготовлены макетные образцы теплообменных аппаратов сильфонного типа, в котором отсутствует твердая пайка теплообменных поверхностей, что обеспечивает снижение трудозатрат на производство в 2 - 2,5 раза.
3. Проведены всесторонние испытания макетных образцов и гидравлические расчеты в трёхмерной постановке для сравнения результатов расчета и эксперимента.

Проведение проблемно-ориентированных исследований по разработке современных технических решений мирового уровня для создания высокофорсированных дизельных двигателей мощностью до 1000 л.с. многоцелевого назначения для специальной и гражданской техники, обеспечивающих выполнение перспективных международных требований по экологии, расходу топлива, надежности и ресурсу.

Государственный контракт № 02.740.11.0763 от 12 апреля 2010 г.

Заказчик: Министерство образования и науки Российской Федерации

Период выполнения: 2010-2012 гг.

Результаты работы:

• математические модели рабочего процесса высокофорсированного дизельного двигателя многоцелевого назначения для специальной и гражданской техники, обеспечивающего выполнение перспективных международных требований по экологии, расходу топлива, надежности и ресурсу;
• математическое моделирование основных систем, узлов и агрегатов высокофорсированного дизельного двигателя, в том числе головки блока цилиндров двигателя, деталей поршневой группы, деталей шатунной группы;
• коленчатого вала, а также систем двигателя: топливоподачи, газообмена, воздухоснабжения, нейтрализатора отработавших газов и других систем двигателя, необходимых для обеспечения выполнения перспективных международных требований по экологии, расходу топлива, надежности и ресурсу;
• математическое моделирование систем управления дизельными двигателями. Математические модели должны обеспечивать погрешность расчетов не более 10%.

Обоснование выбора принципиальных схем основных деталей, узлов и агрегатов для высокофорсированного дизельного двигателя многоцелевого назначения, в том числе головки блока цилиндров двигателя и самого блока, коленчатого вала, цилиндропоршневой группы, шатуна, а также систем двигателя: топливоподачи и воздухоснабжения.

Период выполнения: 2008-2010 гг.

Результаты работы

• Разработана конструкторская документация на серийные образцы двигателей. По сравнению с базовой конструкцией увеличилась мощность, улучшились экологические и экономические показатели.
• Проведен трёхмерный расчет основных деталей двигателя (поршень, палец, шатун, коленчатый вал, блок цилиндров, головка блока, шестерня силового привода, траверса механизма газораспределения) на возможность работы этих деталей на форсированном двигателе. По результатам расчетов были внесены изменения в конструкцию некоторых деталей с учетом минимизации изменений в технологии изготовления.
• Изготовлены и испытаны опытные образцы новых головок блоков цилиндров двигателя.
• Были проведены испытания модернизированного двигателя.

Результаты испытаний экспериментальной головки полностью совпали с расчетом, по результатам расчета были внесены изменения в конструкцию для ликвидации мест прорыва газов.

Период выполнения: 2006-2008 гг.

Результаты работы

• Создана методика расчета совместной работы деформируемых деталей и масляного слоя между ними с учетом возможности свободного перемещения детали. Программа позволяет получить распределение давлений и толщину масляного слоя в любой точке.
• Разработана методика расчета такого профиля поршня, который позволяет избежать задиров, минимизировать износ и понизить потери на трение, выдерживая повышенные давления сгорания.
• Выданы рекомендации по изменению профиля поршня для серийного двигателя.

Исследования в области разработки специализированных экспериментальных стендов для систем турбонаддува дизельных двигателей.

Заказчик: ЗАО «НПО „Турботехника“»

Период выполнения: 2012 г.

Результаты работы

Подготовлен отчёт по исследованию отечественной и зарубежной технической литературы, электронного ресурса и патентной документации. Даны рекомендации по специализированным стендам для испытаний и отработки конструкций турбокомпрессоров, оснащённым современными средствами измерения параметров, сбора данных, их обработки и воспроизведения и соответствующим программным обеспечением.

Общий период выполнения: 2005-2008 г.

Этап 11 «Создание высокоэффективных систем газообмена и очистки отработавших газов, обеспечивающих выполнение экологических норм Евро III, Евро IV ».

Заключительный подэтап 11.1.4 «Изготовление доработанных узлов и деталей с КСН и системы электронного управления двигателя. Проведение заключительных стендовых испытаний двигателем для подтверждения обеспечения требований Евро IV»

Заказчик: Министерство промышленности и торговли Российской Федерации

Период выполнения: 2008г.

Результаты работы

• техническая документация на комбинированную систему наддува (КСН) и комплексную систему снижения токсичности (КССТ);
• опытные образцы КСН и КССТ;
• опытный образец двигателя мощностью 500 л.с. (Vh=17,24 л), оснащенный КСН и КССТ;
• результаты стендовых испытаний двигателя, подтверждающие соответствие требованиям экологических норм Евро IV.

Создание высокоэффективных систем газообмена и очистки отработавших газов, обеспечивающих выполнение экологических норм Евро-3, Евро-4. Договор №140/311-05.

Заказчик: ЗАО «Центральная компания МФПГ „БелРусАвто“»

Период выполнения — 2005-2008 гг.

Результаты работы

• Одним из основных объектов разработки по договору являлось создание комплексной системы снижения токсичности (КССТ) отработавших газов, обеспечивающей выполнение экологических норм Евро-4, дизелями российского и белорусского производства.
• Для КССТ разработан фильтр-нейтрализатор (ФН), каталитическая ступень которого обеспечивает сокращение выбросов СО и углеводородов до 80%, а фильтровальная ступень удаляет до 90% вредных частиц.
• Исследован процесс формирования диоксида азота на платиновом катализаторе. Экспериментально в натурных условиях показана возможность каталитической регенерации фильтра в системе с окислительным катализатором за счет окисления сажи NO₂.
• Исследованы причины и механизмы дезактивации катализаторов.
• Показано, что разработанные алюмоплатиновые катализаторы обеспечивают надежную и эффективную регенерацию при условии использования топлива с содержанием серы не выше 50 ррм.
• Разработана расчетная модель фильтра сотовой конструкции, позволяющая рассчитывать газодинамическое сопротивление фильтра для реальных условий эксплуатации на дизельном двигателе. Проведена проверка на газодинамическом стенде полученных теоретических зависимостей сопротивления чистого фильтра от объемной скорости и сопротивления фильтра с сажей от температуры.
• Разработана технология изготовления каталитических элементов. Технология апробирована в условиях опытного производства НАМИ.
• Разработан метод регенерации фильтровальной ступени КССТ при повышенной дымности двигателя.
• На основании выполненных исследований разработаны конструкции фильтров-нейтрализаторов для дизелей ЯМЗ-6561 и ТМЗ-853.10. В конструкции использован модульный принцип, позволяющий создавать фильтры-нейтрализаторы для дизелей мощностью от 50 до 1000 кВт.

Разработка системы нейтрализации отработавших газов для автобусов ПАЗ типа 32053-07 и 4234 с целью их соответствия уровню требований экологического класса 3. Договор № 159ПАЗ; 19/301-09 от 12.03.2009 г.

Заказчик: ООО «Павловский автобусный завод»

Период выполнения: 2009 г.

Результаты работы

• Проанализированы токсические характеристики семейства двигателей Д-245, полученные при испытаниях двигателей в различных комплектациях.
• Предложен метод достижения требований экологического класса 3 за счет установки в выпускном тракте двигателя системы нейтрализации отработавших газов (СНОГ), в состав которой входят каталитический реактор с фильтром и газодинамическая система перепуска (ГСП).
• Разработана газодинамическая система перепуска, обеспечивающая подачу на фильтр только части потока ОГ, что позволило проводить нейтрализацию вредных частиц только в части потока ОГ и таким образом снизить стоимость системы при обеспечении требуемой эффективности.
• Проведены испытания на моторном стенде, на котором отработаны газодинамические характеристики ГСП и оптимизирован состав катализатора для получения непрерывной регенерации фильтра.
• Разработан комплект конструкторской документации системы нейтрализации отработавших газов.
• Изготовлены опытные образцы СНОГ по согласованным с заказчиком чертежам и ТУ.

Создание систем глубокого обезвреживания отработавших газов дизелей, обеспечивающих выполнение перспективных экологических стандартов (Евро-4 и выше). Договор №8/3-637Н-09 от 24 декабря 2009 г.

Заказчик: Департамента науки и промышленной политики города Москвы

Период выполнения: 2010 г.

Результаты работы

1. На основе анализа зарубежного опыта (рассмотрено свыше 1400 патентов) по созданию системы очистки ОГ, катализаторов для селективного восстановления оксидов азота аммиаком и регенерации сажевого фильтра установлено, что:
   • для достижения требований Евро-4 на дизелях, имеющих выбросы оксидов азота не выше 3,5 г/кВт.ч, необходимо создание фильтра-нейтрализатора, обеспечивающего очистку от частиц (не менее, чем на 80%). В состав фильтра-нейтрализатора должны входить: фильтрующий и каталитический блоки;
   • для достижения требований Евро-5 дополнительно к фильтру-нейтрализатору необходимо включить систему нейтрализации оксидов азота, которая в свою очередь состоит из cелективного катализатора восстановления NO_х (состоящего из оксидов титана и ванадия с добавками WO ₃, MoO ₃, Fe₂ O ₃) и устройства для подачи раствора мочевины.
2. Проведенными исследованиями и испытаниями установлено, что функции окисления NO в NO₂, необходимый для регенерации фильтрующего элемента от накопленных частиц «дизельной сажи», обеспечиваются металлоблочными катализаторами, синтезированными на основе благородных металлов, в первую очередь, платины.
3. Установлено, что на эффективность ванадий-титановых катализаторов на блочных металлических носителях в реакции-восстановление NО_x аммиаком в присутствии избытка кислорода, серьезное влияние оказывает технология синтеза катализатора.
4. Разработана архитектура типовой системы глубокой очистки (СГО) отработавших газов дизелей, которая должна обеспечивать выполнение экологических норм Евро-4 и Евро-5 современными дизелями, имеющими исходный уровень не ниже 3-го экологического класса, и создан опытный образец СГО для дизеля ММЗ Д 245.
5. Разработаны технологические процессы производства наиболее высокотехнологичных элементов СГО металлоблочных катализаторов, включая катализаторы на основе оксидов ванадия и титана.
6. Проведенные стендовые испытания показали, что системы СГО обеспечивают заданные техническим решением требования по эффективности очистки.
7. Изготовлены опытные партии СГО для дальнейших испытаний с целью определения их надежности в условиях реальной эксплуатации.

В настоящее время наблюдается переход к новым материалам и конструкциям, используемым в модернизируемых или вновь проектируемых двигателях. Чтобы оценить возможные плюсы и минусы данных технических решений проводятся перспективные исследования на самофинансировании.

За последние 5 лет Управление ДВС выполнило около 20 НИОКР подобной или близкой к вышеуказанным НИОКР.

Помимо проведения чисто НИОКР, Управление ДВС со времени выхода закона о правах потребителя выполнило более нескольких десятков работ по сертификационным испытаниям высоконагруженных (в испытательных циклах Правил ЕЭК ООН №№ 49 и 96 heavy duty) дизельных двигателей на соответствие требованиям указанных Правил по выбросам вредных веществ, начиная с уровня Евро I и заканчивая уровнем Евро IV, включая бортовую диагностическую систему.

В результате было сертифицировано до двухсот моделей, модификаций дизельных двигателей производства Ярославского моторного завода, Минского моторного завода, фирм Донг-Фенг-Камминз, Ючай, Фотон-Камминз и др.

Сотрудники Управления ДВС участвуют также в инспекционных проверках соответствия производства дизельных двигателей требованиям Правил ЕЭК ООН на указанных предприятиях, на КамАЗе.

Улучшение экономических, экологических и энергетических показателей двигателей

Улучшение экономических, экологических и энергетических показателей двигателей с искровым зажиганием нового поколения за счет применения многоклапанных систем с регулированием вихря и газодинамической настройки; регулирования клапанного привода; непосредственного впрыска топлива.

Период выполнения: 2007 г.

Исследование газодинамических характеристик впускного тракта двигателя ВАЗ-2112 с целью предотвращения обратных вспышек водородовоздушной смеси.

Период выполнения: 2007 г.

Исследования по созданию поршневого двигателя нового поколения с процессом комбинированного горения и управляемого самовоспламенения.

Период выполнения: 2008-2009 гг.

Разработка научно-технических решений по созданию двигателя внутреннего сгорания с процессом сгорания гомогенной смеси с воспламенением от сжатия для комбинированных энергетических установок транспортных средств.

Период выполнения: 2011 г.