Труды НАМИ. – 2024. – № 3 (298)

Автор(ы):

Азаров Вадим Константинович, канд. техн. наук

ведущий экономист¹

Назаров Фёдор Леонидович

генеральный директор²

Кутенёв Вадим Фёдорович, д-р техн. наук, профессор

председатель Экспертного совета²

Аффилиация:

¹ ПАО «Татнефть», г. Москва 103104, Российская Федерация

² ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», г. Москва 125438, Российская Федерация

Образец цитирования:

Азаров В.К., Назаров Ф.Л., Кутенёв В.Ф. О максимально допустимой величине выбросов картерных газов, определяющей предельный ресурс двигателей внутреннего сгорания // Труды НАМИ. – 2024. – № 3 (298). – С. 6–10. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-3-6-10.

Статья поступила:

20.06.2024

Опубликовано:

25.09.2024

Аннотация:

Введение (постановка задачи и актуальность). В представленных материалах обоснованно доказывается необходимость определения максимально допустимой величины (объёма) выбросов картерных газов (КГ) двигателями внутреннего сгорания (ДВС) автотранспортных средств, объективно показывающей предельное состояние их ресурса и работоспособности.

Цель исследования – изучение процесса старения масла в ДВС при увеличивающихся выбросах КГ и выявление его основной причины.

Результаты и научная новизна. Исследованиями выявлены минимальные объёмы выбросов КГ в процессе нормальной эксплуатации и величина предельно допустимых выбросов для дальнейшей эксплуатации ДВС.

Практическая значимость заключается в изменении работы сепараторов КГ по удалению конденсированных паров масла с твёрдыми частицами не в масло, находящееся в картерном пространстве, а на утилизацию, что позволит увеличить интервалы замены масла при техническом обслуживании.

Ключевые слова:

работоспособность двигателей внутреннего сгорания

ресурс двигателей внутреннего сгорания

величина выбросов картерных газов

Список использованных источников:

1. Николаев Е.В., Нистратова Н.С. Факторы, влияющие на параметр расхода картерных газов как основной показатель технического состояния ЦПГ // Тракторы и сельхозмашины. – 2011. – № 10. – С. 45–46.

2. Филиппова Е.М., Николаев Е.В. Определение технического состояния цилиндропоршневой группы по расходу картерных газов // Труды ГОСНИТИ. – 2011. – Т. 108. – С. 91–94.

3. Андриянов С.М. Анализ требований к системе вентиляции картера высокофорсированного автомобильного дизеля / Двигатели и компоненты транспортных средств: разработка и производство, эксплуатация и сервисное обслуживание: X Международная научно-практическая конференция, НПО «Турботехника», Протвино, 27–28 июня 2017 г. – М.: ИД «Научная библиотека», 2017. – С. 60–65.

4. Варшавский И.Л., Доценко Б.Н., Кляцкий В.Б., Кутенёв В.Ф., Мосихин Е.П., Хесина А.Я., Хитрово С.С., Шабад Л.М. Зависимость величины выброса токсичных веществ двигателем внутреннего сгорания с принудительным зажиганием от способа удаления картерных газов // Доклады АН СССР. – 1970. – Т. 195. – № 3. – С. 654–657.

5. Кутенёв В.Ф. Исследование влияния системы вентиляции картера автомобильных бензиновых двигателей на выбросы вредных веществ с отработавшими газами: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М.: НАМИ, 1975. – 23 с.

6. Андриянов С.М. Улучшение эффективности системы вентиляции картера на этапе проектирования и доводки высокофорсированного автомобильного дизеля: дис. … канд. техн. наук. – М.: ФГУП «НАМИ», 2023. – 144 с.

7. Назаров Ф.Л., Кутенёв В.Ф. Новый метод оценки технического состояния двигателей внутреннего сгорания автотранспортных средств в процессе их длительной эксплуатации // Труды НАМИ. – 2023. – № 4 (295). – С. 54–60. DOI: 10.51187/0135-3152-2023-4-54-60.

8. Азаров В.К., Назаров Ф.Л., Кутенёв В.Ф. Современные решения по совершенствованию экономических и экологических характеристик автотранспортных средств // Труды НАМИ. – 2024. – № 2 (297). – С. 6–13. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-2-6-13.

Полный текст: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69278221

Автор(ы):

Крылова Алевтина Сергеевна

инженер-исследователь 3-й категории, управление систем энергоустановок, Центр «Энергоустановки»

Юдин Станислав Иванович

главный специалист, управление систем энергоустановок, Центр «Энергоустановки»

Глазков Андрей Олегович

ведущий инженер-исследователь, управление систем энергоустановок, Центр «Энергоустановки»

Надарейшвили Гиви Гурамович, д-р техн. наук

заместитель генерального директора по науке¹

Аффилиация:

¹ ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», г. Москва 125438, Российская Федерация

Образец цитирования:

Крылова А.С., Юдин С.И., Глазков А.О., Надарейшвили Г.Г. Расчётные исследования настройки резонатора Гельмгольца, где с целью снижения уровня шума автомобиля волновод и горло резонатора находятся внутри объёма резонатора // Труды НАМИ. – 2024. – № 3 (298). – С. 11–19. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-3-11-19.

Статья поступила:

02.04.2024

Опубликовано:

25.09.2024

Аннотация:

Введение (постановка задачи и актуальность). В работе анализируется влияние изменения положения одного из резонаторов Гельмгольца кольцевого типа относительно второго на настройку необходимой частоты гашения звука. Помимо этого, рассматривается влияние температур и геометрических параметров резонаторов. Актуальность работы заключается в возможности прогнозирования и уточнения изначально заложенных настроек конструкции.

Цель исследования – установление зависимостей параметров резонатора кольцевого типа, необходимых для настройки резонансной частоты.

Методология и методы. Исследования проводились с помощью численных расчётов посредством использования метода конечных элементов с дальнейшим представлением результатов в виде графических зависимостей.

Результаты и научная новизна. Приведён пример практического применения настройки двух совместно работающих резонаторов. На данный момент существует большое количество работ, посвящённых классическому резонатору Гельмгольца и настройке его резонансной частоты, но по резонаторам кольцевого типа подробная информация отсутствует.

Практическая значимость. Проведённые исследования имеют большую практическую значимость при разработке и исследовании новых конфигураций резонаторов Гельмгольца в составе практических систем выпуска.

Ключевые слова:

система выпуска

резонатор

потери передачи

расчёты методом конечных элементов

Список использованных источников:

1. Ingard U. On the theory and design of acoustic resonators // The Journal of the Acoustical Society of America. – 1953. – V. 25. – Iss. 6. – P. 1037–1061.

2. Selamet A. et al. Theoretical, computational and experimental investigation of Helmholtz resonators: one-dimensional versus multi-dimensional approach // SAE Transactions. – 1994. – P. 970–979.

3. Zhao D. Transmission loss analysis of a parallel-coupled helmholtz resonator network // AIAA Journal. – 2012. – No. 50 (6). – P. 1339–1346.

4. Лапин А.Д. Звукоизоляция в волноводах // Акустический журнал. – 1975. – Т. 21. – № 3. – С. 337–350.

5. Комкин А.И. Особенности снижения шума в канале резонатором Гельмгольца // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2011. – № 1. – С. 38–42.

6. Guan D., Zhao D., Ren Z. Aeroacoustic attenuation performance of a Helmholtz resonator with a rigid baffle implemented in the presence of a grazing flow // Int. J. Aerospace Eng. – 2020. – P. 1–16.

7. Комкин А.И. О выборе параметров резонатора Гельмгольца в узком канале // Акустика неоднородных сред. – 2011. – № 12. – С. 77–84.

8. Аграфонова А.А., Комкин А.И. Анализ факторов, определяющих собственную частоту резонатора Гельмгольца // Машиностроение и компьютерные технологии. – 2014. – № 12. – С. 220–231.

9. Komkin A.I., Mironov M.A., Bykov A.I. Sound absorption by a Helmholtz resonator // Acoustical Physics. – 2017. – V. 63. – P. 385–392.

10. Комкин А.И., Юдин С.И., Надарейшвили Г.Г. Выбор параметров резонатора Гельмгольца в глушителях газодинамического шума // Защита от повышенного шума и вибрации. – 2013. – С. 544.

11. Быков А.И. Исследование акустических характеристик резонаторов Гельмгольца в системах снижения шума: дис. … канд. техн. наук. – СПб.: ЛЭТИ, 2021. – 122 с.

12. Комкин А.И. Разработка современных методов расчёта и проектирования автомобильных глушителей шума с требуемыми характеристиками: дис. ... д-ра техн. наук. – Спб.: Балт. гос. техн. ун-т им. Ф.Д. Устинова, 2012. – 411 с.

Полный текст: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69278229

Автор(ы):

Зленко Михаил Александрович, д-р техн. наук

главный научный сотрудник¹

Кислицын Роман Анатольевич

директор Центра испытаний продукции автомобилестроения¹

Миренкова Елена Александровна, канд. техн. наук

директор проекта¹

Теренченко Алексей Станиславович, канд. техн. наук, доцент

директор Центра «Энергоустановки»¹

Аффилиация:

¹ ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», г. Москва 125438, Российская Федерация

Образец цитирования:

Зленко М.А., Кислицын Р.А., Миренкова Е.А., Теренченко А.С. О топливе и отложениях. Часть 3 // Труды НАМИ. – 2024. – № 3 (298). – С. 20–32. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-3-20-32.

Статья поступила:

10.01.2024

Опубликовано:

25.09.2024

Аннотация:

Представлена третья часть исследовательской работы под общим названием «О топливе и отложениях». Приведён краткий обзор методик и стандартов для определения склонности автомобильных бензинов к образованию «холодных» и «горячих» отложений. Отмечены особенности и недостатки использования зарубежных методик и зарубежных «эталонных» двигателей для оценки качества российского бензина для отечественного рынка. Авторы полагают, что имеются все предпосылки к тому, чтобы создать в России современную научно-методологическую и лабораторно-исследовательскую базу для разработки собственных критериев и методик оценки качества моторных топлив с независимой от внешних обстоятельств материально-технической базой проведения исследований.

Ключевые слова:

топливо

отложения

методики

испытательный цикл

эталонный двигатель

Список использованных источников:

1. World-Wide Fuel Charter. URL: https://www.acea.auto/files/WWFC_19_gasoline_diesel.pdf (дата обращения: 08.12.2023).

2. CEC Activity Report January – June 2022. Coordinating European council for the development of performance tests for transportation fuels, lubricants and other fluids. URL: https://cectests.org/assets/CEC-Activity-Report_Jan---Jun-2022_FINAL.pdf (дата обращения: 08.12.2023).

3. CEC Activity Report July – December 2022. Coordinating European council for the development of performance tests for transportation fuels, lubricants and other fluids. URL: https://cectests.org/assets/CEC-Activity-Report_Jul---Dec-2022.pdf (дата обращения: 08.12.2023).

4. CEC Activity Report January – June 2023. Coordinating European council for the development of performance tests for transportation fuels, lubricants and other fluids. URL: https://cectests.org/assets/CEC-Activity-Report_Jan---Jun-2023-1690898820.pdf (дата обращения: 08.12.2023).

5. Stępień Z. Intake valve and combustion chamber deposits formation – the engine and fuel related factors that impacts their growth // Nafta-Gaz. – 2014. – No. 4. – P. 236–242.

6. ASTM D6201-19a. Standard test method for dynamometer evaluation of unleaded spark-ignition engine fuel for intake valve deposit formation (2019).

7. TDG-F-113. CEC new test development – proposal for a new engine fuels test procedure. URL: https://autodocbox.com/Diesel/66438249-Tdg-f-113-cec-new-test-development-proposal-for-a-new-engine-fuels-test-procedure.html (дата обращения: 08.12.2023).

8. ASTM D381-22. Standard test method for gum content in fuels by jet evaporation (2022).

9. Combustion chamber deposit research tool development. Part 2: Engine dynamometer testing. Coordinating research council, Inc., May 2005. CRC Report no. 644. URL: https://crcao.org/wp-content/uploads/2019/05/CRC-644.pdf (дата обращения: 08.12.2023).

10. Jęczmionek Ł., Krasodomski M., Pałuchowska M. Problems of assessment of the petrol propensity to combustion chamber deposits forming according to methods specified in Worldwide Fuel Charter: M 111 test and BZ-154-01 // Nafta-Gaz. – 2014. – No. 3. – P. 176–184.

11. Kalghatgi G.T., Sutkowski A., Pace S., Schwahn H., Nierhauve B. ASTM unwashed gum and the propensity of a fuel to form combustion chamber deposits // SAE Technical Paper. – 2000. – No. 2000-01-2026. – 14 p.

12. ASTM D6421-20. Standard test method for evaluating automotive spark-ignition engine fuel for electronic port fuel injector fouling by bench procedure (2020).

13. ASTM D5500. Standard test method for vehicle evaluation of unleaded automotive spark-ignition engine fuel for intake valve deposit formation (2020).

14. ASTM D5598-20. Standard test method for evaluating unleaded automotive spark-ignition engine fuel for electronic port fuel injector fouling (2020).

15. Test synopsis CEC F 16-T-96. Assessment of the inlet valve sticking tendency of gasoline fuels (VW Waterboxer gasoline engine). URL: https://pdfslide.net/documents/test-synopsis-cec-f-16-t-96-assessment-of-the-inlet-valve-test-synopsis.html?page=1 (дата обращения: 08.12.2023).

16. Völkel L., Schwahn H., Schreyer P. Experience with bio-ethanol gasoline blends // Goriva i maziva. – 2007. – V. 46. – No. 4. – P. 307–334. URL: http://core.ac.uk›download/pdf/14390786.pdf (дата обращения: 08.12.2023).

17. Deposit control standards. Top tier detergent gasoline deposit control performance standard Revision F – December 2019.  URL: http://www.toptiergas.com/deposit_control.html (дата обращения: 08.12.2023).

Полный текст: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69278232

Автор(ы):

Тер-Мкртичьян Георг Георгович, д-р техн. наук

главный научный сотрудник¹

Микерин Никита Алексеевич

заведующий конструкторским отделом проектирования и макетирования топливных систем¹

Главизнин Владимир Владимирович

начальник управления¹

Цейтлин Алексей Александрович

инженер-конструктор 1-й категории¹

Аффилиация:

¹ Управление «Топливные системы», Центр «Энергоустановки», ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», г. Москва 125438, Российская Федерация

Образец цитирования:

Тер-Мкртичьян Г.Г., Микерин Н.А., Главизнин В.В., Цейтлин А.А. Термодинамическая модель и элементы теории процессов загрузки адсорбера в закрытой системе улавливания топливных испарений автомобилей с комбинированными энергетическими установками // Труды НАМИ. – 2024. – № 3 (298). – С. 33–46. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-3-33-46.

Статья поступила:

15.03.2024

Опубликовано:

25.09.2024

Аннотация:

Введение (постановка задачи и актуальность). В настоящее время большинство автопроизводителей организовало серийное производство автомобилей с подключаемой гибридной силовой установкой – PHEV. Такое решение позволяет осуществлять движение только на электротяге в течение длительного времени за счёт аккумуляторной батареи повышенной ёмкости, которая может заряжаться как от внешнего источника, так и от двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также рекуперировать энергию от торможения. В ближайшем будущем, спрос на такую силовую установку покажет значительный рост, особенно в городской среде. При движении на электротяге ДВС может не запускаться в течение длительного времени, соответственно продувка адсорбера осуществляться не будет. В этой связи актуальными являются исследования процессов генерации испарений и нахождения решений по их минимизации.

Цель исследований – разработать подходы к алгоритму управления клапаном изоляции топливного бака FTIV в зависимости от объёма топлива, находящегося в топливном баке автомобиля.

Методология и методы. Выполнен анализ генерации паров топлива в паровом пространстве топливного бака для открытой системы вентиляции, в которой паровой объём постоянно сообщён с адсорбером, и закрытой системы, где паровой объём и адсорбер разделены клапаном изоляции топливного бака. Определено влияние изменения температуры, состава и количества топливовоздушной смеси в паровом пространстве на давление в топливном баке.

Результаты и научная новизна. Получены уравнения для определения массы паров в паровом пространстве при закрытой системе вентиляции топливного бака (M_п), для массы паров при загрузке адсорбера (ΔM_па), суммарный нагрев смеси до определённой температуры в зависимости от количества шагов загрузки адсорбера (Δt), для массы воздуха в паровом пространстве закрытой системы вентиляции топливного бака в зависимости от количества шагов загрузки адсорбера (M_вn).

Практическая значимость. Получены уравнения, позволяющие определять единичную и суммарную загрузку адсорбера при нагреве топлива в заданном интервале температур. Полученные зависимости, позволяют формировать оптимальные алгоритмы управления загрузкой адсорбера, варьируя в зависимости от свойств топлива и объёма парового пространства глубину сброса давления при последовательных шагах загрузки адсорбера и температурных интервалов между ними.

Ключевые слова:

система вентиляции топливного бака

бензин

адсорбер

PHEV

парциальное давление

Список использованных источников:

1. Iriyama Y., Kobayashi М., Matsubara T., Nishimura Y., Nomura R., Ishikawa T. Design of a fuel vapor containment system (FVS) to meet zero evaporative emissions requirements in a hybrid electric vehicle // SAE International. – 2012.

2. Williamson S.S. Energy management strategies for electric and plug-in hybrid electric vehicles. – New York: Springer Science, 2013.

3. Тер-Мкртичьян Г.Г. Анализ процессов парообразования в топливном баке автомобиля. Новое уравнение для определения количества испарений // Труды НАМИ. – 2021. – № 2 (285). – С. 74–86. DOI: 10.51187/0135-3152-2021-2-74-86.

4. Тер-Мкртичьян Г.Г. Менеджмент топливных испарений в автомобилях с бензиновыми двигателями: Учебное пособие. – М.: ФГУП «НАМИ», 2022. – 190 с.

5. Reddy S. Understanding and designing automotive evaporative emission control systems // SAE Technical Paper. – 2012. – No. 2012-01-1700. DOI: 10.4271/2012-01-1700.

6. Reddy S. Mathematical models for predicting vehicle refueling vapor generation // SAE Technical Paper. – 2010. – No. 2010-01-1279.

7. Тер-Мкртичьян Г.Г., Микерин Н.А., Главизнин В.В., Цейтлин А.А., Малышев А.Б., Тер-Мкртичьян Ю.Г. Образование испарений в топливном баке автомобиля. Стратегия загрузки адсорбера // Труды НАМИ. – 2023. – № 2 (293). – С. 6–17. DOI: 10.51187/0135-3152-2023-2-6-17.

8. Zhang X., Su Y., Wu H., Z. Z. Optimization of the activated carbon adsorption process for automotive fuel vapor emissions control // Journal of Cleaner Production. – 2018. – V. 197. – P. 828–838.

9. Liu H., Man H.Y., Tschantz M., Wu Y., He K.B., Hao J.M. VOC from vehicular evaporation emissions: status and control strategy // Environ. Sci. Technol. – 2015. – No. 49. – Р. 14424–14431.

10. Regmi S.O., Botte G.G. Modeling of the adsorption behavior of gasoline vapor on activated carbon for automotive emission control // Journal of Colloid and Interface Science. – 2011. – V. 363. – No. 2. – P. 469–475.

11. Гуреев А.А., Камфер Г.М. Испаряемость топлив для автомобильных двигателей. – М.: Химия, 1982. – 264 с.

12. Гуреев А.А., Фукс И.Г., Лашхи В.Л. Химмотология: учебник для вузов. – М.: Химия, 1986. – 367 с.

Полный текст: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69278233

Автор(ы):

Бутарович Дмитрий Олегович, канд. техн. наук

доцент кафедры СМ10 «Колёсные машины»¹

Соловьёв Михаил Алексеевич

инженер-конструктор, Инжиниринговый центр им. А.А. Липгарта¹

Прохоров Иван Владимирович

старший преподаватель кафедры СМ10 «Колёсные машины»¹

Аффилиация:

¹ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», г. Москва 105005, Российская Федерация

Образец цитирования:

Бутарович Д.О., Соловьёв М.А., Прохоров И.В. Расчётное исследование эффективности системы охлаждения топливного элемента // Труды НАМИ. – 2024. – № 3 (298). – С. 47–56. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-3-47-56.

Статья поступила:

15.02.2024

Опубликовано:

25.09.2024

Аннотация:

Введение (постановка задачи и актуальность). Актуальность работы обусловлена особенностью эксплуатации низкотемпературных водородных топливных элементов с протонообменной мембраной (ТЭ). Рабочая температура таких силовых установок ниже, чем у двигателя внутреннего сгорания (ДВС), максимальная температура охлаждающей жидкости (ОЖ) рассматриваемого ТЭ составляет 80°С. Для обеспечения такой рабочей температуры радиаторы системы охлаждения должны иметь большую площадь теплоотвода, габаритные размеры и вес. Оценка эффективности систем охлаждения ТЭ позволяет создавать конструкции с более рациональными параметрами.

Цель исследования – определение мощности рассеивания тепла жидкостного радиатора охлаждения в различных условиях работы топливного элемента.

Методология и методы. В ходе выполнения работы была разработана имитационная модель системы охлаждения топливного элемента для определения гидравлического сопротивления и расхода ОЖ. Далее была создана конечно-элементная модель участка радиатора, с помощью которой был проведён расчёт мощности рассеивания тепла для двух условий работы топливного элемента.

Результаты и научная новизна. В результате расчёта были получены значения мощности теплоотвода системы охлаждения топливного элемента при температуре окружающей среды 20 и 30°С.

Практическая значимость. Результаты исследования помогут в понимании выбора параметров системы охлаждения для энергетических установок на базе топливного элемента.

Ключевые слова:

система охлаждения

топливный элемент

гидравлическое сопротивление

мощность теплоотвода

Список использованных источников:

1. Ramezanizadeh M., Nazari M.A., Ahmadi M.H., Chen L. A review on the approaches applied for cooling fuel cells // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2019. – V. 139. – Р. 517–525.

2. Andisheh Tadbir M., Shahsavari S., Bahrami M., Kjeang K. Thermal management of an air-cooled PEM fuel cell: cell level simulation / ASME 2012 10th International Conference on Fuel Cell Science, Engineering and Technology collocated with the ASME 2012 6th International Conference on Energy Sustainability, 2012. – 7 p.

3. Huang Z., Jian Q. Cooling efficiency optimization on air-cooling PEMFC stack with thin vapor chambers // Applied Thermal Engineering. – 2022. – V. 217. – P. 119238.

4. Boudghene Stambouli A., Traversa E. Solid oxide fuel cells (SOFCs): a review of an environmentally clean and efficient source of energy // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2002. – V. 6. – Iss. 5. – P. 433–455.

5. Basualdo M.S., Feroldi D., Outbib R. PEM fuel cells with bio-ethanol processor systems: a multidisciplinary study of modelling, simulation, fault diagnosis and advanced control. – London: Springer, 2012. – 462 p.

6. Wu M., Zhang H., Zhao J., Wang F., Yuan J. Performance analyzes of an integrated phosphoric acid fuel cell and thermoelectric device system for power and cooling cogeneration // International Journal of Refrigeration. – 2018. – V. 89. – P. 61–69.

7. Fakhreddine O., Gharbia Y., Derakhshandeh J.F., Amer A.M. Challenges and solutions of hydrogen fuel cells in transportation systems: a review and prospects // World Electric Vehicle Journal. – 2023. – No. 14 (6). – P. 156.

8. Thomas C.E. Fuel cell and battery electric vehicles compared // International Journal of Hydrogen Energy. – 2009. – V. 34. – Iss. 15. – P. 6005–6020.

9. Дугин Г.С., Григорьев С.А. Новые возможности использования топливных элементов на транспортных средствах // Транспорт на альтернативном топливе. – 2010. – № 2 (14). – С. 76–78.

10. Lucia U. Overview on fuel cells // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2014. – V. 30. – P. 164–169.

11. Карелин Д.Л., Болдырев А.В., Болдырев С.В., Колбина Т.Ю. Анализ испарительного и жидкостного методов охлаждения блоков топливных элементов методом относительных энергетических показателей // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2023. – Т. 10, № 3. – С. 25–28.

12. Раинкина Л.Н. Гидромеханические расчёты трубопроводных систем с насосной подачей жидкости: Учебное пособие для выполнения курсовой работы. – М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. – 76 с.

13. MathWorks. Help Center. URL: https://www.mathworks.com/help/ (дата обращения: 15.12.2022).

14. Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. – 414 с.

15. Якубович А.И., Кухаренок Г.М., Тарасенко В.Е. Системы охлаждения тракторных и автомобильных двигателей. Конструкция, теория, проектирование. – Минск: Новое знание, 2013. – 472 с.

Полный текст: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69278245

Автор(ы):

Дианов Вадим Андреевич

конструктор, МГТУ им. Н.Э. Баумана – НОЦ «КАМАЗ-БАУМАН»¹

Бокарев Александр Игоревич, канд. техн. наук

старший научный сотрудник, МГТУ им. Н.Э. Баумана – НОЦ «КАМАЗ-БАУМАН»¹

Карташов Александр Борисович, канд. техн. наук

доцент кафедры СМ-10 «Колёсные машины»¹

Аффилиация:

¹ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», г. Москва 105005, Российская Федерация

Образец цитирования:

Дианов В.А., Бокарев А.И., Карташов А.Б. Разработка методики моделирования нагруженности карьерного автосамосвала путём каскадирования внешних силовых факторов // Труды НАМИ. – 2024. – № 3 (298). – С. 57–70. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-3-57-70.

Статья поступила:

03.04.2024

Опубликовано:

25.09.2024

Аннотация:

Введение (постановка задачи и актуальность). Обеспечение необходимой прочности, жёсткости и долговечности компонентов силовой структуры карьерных автосамосвалов является важной инженерной задачей в условиях отсутствия регламентов и стандартов моделирования нагруженности. Поэтому направление наработки нормативной методической базы для выстраивания эффективного процесса проектирования шасси и несущих систем карьерных автосамосвалов имеет высокую актуальность.

Цель исследования – разработка методики моделирования нагруженности карьерного автосамосвала путём каскадирования внешних силовых факторов для установления нормированной последовательности при формировании каскада проверочных нагрузок на механические части карьерного автосамосвала на начальных этапах проектирования.

Методология и методы. В соответствии с целью и задачами исследования определены следующие методы: метод имитационного математического моделирования; методы статистической обработки информации; формализация и конкретизация расчётных режимов нагружения на базе формул теории автомобиля.

Результаты и научная новизна. Результаты сформулированы в виде описательной части основных особенностей методики моделирования нагруженности карьерного автосамоcвала, а также некоторых промежуточных результатах апробации, доказывающих пригодность, эффективность и обоснованность разработанной методики. Научная новизна заключается в применении способа моделирования нагруженности карьерного автосамосвала по принципу «нагрузка – разгрузка – статика» с учётом одновременного действия инерционных нагрузок и нагрузок в пятне контакта шин с дорожным покрытием при сохранении квазиустойчивого состояния динамической модели, что сравнительно снижает время моделирования более чем на 20%.

Практическая значимость. Разработанная методика рекомендуется для применения на ранних этапах проектирования для моделирования типовых и нетиповых режимов эксплуатации карьерного автосамосвала, чтобы определить нагрузки на несущую систему и направляющий аппарат подвески шасси карьерного автосамосвала для последующих расчётов эксплуатационной надёжности.

Ключевые слова:

нагруженность

моделирование

квазистатика

прочность

жёсткость

долговечность

режим нагружения

силовая структура

несущая система

карьерный автосамосвал

карьер

самосвал

Список использованных источников:

1. Зырянов И.В. Транспортные системы кимберлитовых карьеров Якутии / ХXX Международный научный симпозиум «Неделя горняка-2022».

2. Гельфгат Д.Б., Ошноков B.A. Рамы грузовых автомобилей. – М.: Машгиз, 1959. – 231 c.

3. Яценко Н.Н., Бурдасов Е.И., Розов Р.А., Безверхий С.Ф., Петровский Д.В., Шалдыкин В.П. Ресурсные испытания грузовых автомобилей на автополигоне. Часть 1: Развитие, условия и статистическая интерпретация результатов. Часть 2: Основы форсирования и оптимального планирования испытаний / Центральный научно-исследовательский автомобильный полигон «НАМИ». – М.: НИИНавтопром, 1974. – 86 с.

4. Kotiev G.O., Padalkin B.V., Kartashov A.B., Dyakov A.S. Designs and development of Russian scientific schools in the field of crosscountry ground vehicles building // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2017. – No. 12 (4). – P. 1064–1071. URL: https://arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2017/jeas_0217_5726.pdf (дата обращения: 03.04.2024).

5. Барышников Ю.Н. Проблемы создания математических моделей для расчёта несущих систем карьерных самосвалов // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2011. – № 4–2. – С. 54–56.

6. Дубинкин Д.М., Чичекин И.В., Левенков Я.Ю., Арутюнян Г.А. Разработка имитационной модели динамики карьерного автосамосвала для определения нагрузок, действующих на несущую систему и грузовую платформу при загрузке и разгрузке дисперсного груза // Горная промышленность. – 2021. – № 6. – С. 117–126. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-6-117-126.

7. Вдовин Д.С., Левенков Я.Ю., Чичекин И.В. Нагружение конечно-элементных моделей несущих систем колёсных машин с применением метода Inertia Relief и твердотельной динамической модели автомобиля / Технологии и компоненты интеллектуальных транспортных систем, Москва, 18–19 октября 2018 г. – М.: ФГУП «НАМИ», 2018. – С. 620–640.

8. Чичекин И.В., Карташов А.Б., Газизуллин Р.Л., Киселев П.И., Вдовин Д.С. Разработка имитационной модели динамики беспилотного карьерного автосамосвала для определения нагрузок, действующих на несущую систему при движении в заданных условиях / Инновации в информационных технологиях, машиностроении и автотранспорте (ИИТМА-2020): сборник материалов IV Международной научно-практической конференции с онлайн-участием, Кемерово, 7–10 декабря 2020 г. – Кемерово: Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачёва, 2020. – С. 291–301.

9. Лата В.Н., Марков С.В., Ерёменко А.А., Елховикова А.П. Анализ прочности и долговечности деталей ходовой части на ранней стадии проектирования автомобиля // Известия МГТУ МАМИ. – 2008. – № 2 (6). – С. 59–64.

10. Pahwa G.S. Static and dynamic load synthesis for vehicle durability simulation using Adams / Adams Durability Symposium, 2021.

11. Johannesson P., Speckert M. Guide to load analysis for durability in vehicle engineering. – Ch.: Wiley, 2014. – 458 p.

12. Zhang B. Component tests based on vehicle modeling and virtual testing // SAE Technical Paper. – 2017. – No. 2017-01-0384. – 5 p.

13. Heißing B. Fundamentals, driving dynamics, components, mechatronics, perspectives: chassis handbook / eds. Ersoy M. – Wiesbaden GmbH: Springer Fachmedien: Vieweg+Teubner Verlag, 2011. – 591 p. ISBN 978-3-8348-0994-0.

14. Максимов Р.О., Чичекин И.В. Виртуальный стенд для определения нагрузок в пневматической подвеске задней тележки грузового автомобиля на ранних стадиях проектирования // Известия МГТУ МАМИ. – 2021. – № 3 (49). – С. 76–86. DOI: 10.31992/2074-0530-2021-49-3-76-86.

15. Кулагин В.А. Разработка комплекса математических моделей подвески легкового автомобиля для анализа усталостной долговечности // Известия МГТУ МАМИ. – 2021. – Т. 15. – № 4. – С. 33–42. DOI: 10.31992/2074-0530-2021-50-4-33-42.

16. Sin V., Gattringer O. Use of virtual iteration in commercial vehicle development / 6th FEMFAT User Meeting, Austria, 9–11 May 2007.

17. Numata F., Gattringer O. Full vehicle simulation using virtual iteration to ensure an excellent correlation between measurement and simulation / JSAE Annual Congress, Yokohama, 20–22 May 2015.

18. Mrazek T., Grieshofer O. Virtuelle iteration von lastdaten zur komponenten und fahrzeugbewertung / Grazer Nutzfahrzeug Workshop, 11 May 2012 / Engineering Center Steyr GmbH & Co KG (ECS).

19. Чичекин И.В., Левенков Я.Ю., Арутюнян Г.А., Нырков Ф.А., Чудаков О.И. Разработка математической динамической модели карьерного автосамосвала для определения нагрузок, действующих на раму в заданных режимах эксплуатации // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – 2022. – № 2 (137). – С. 127–137. DOI: 10.46960/1816-210X_2022_2_127.

20. Кулагин В.А., Бокарев А.И. Исследование влияния податливости компонентов направляющего аппарата подвески автомобиля на накопление повреждаемости при моделировании нагрузочного цикла ресурсных испытаний / Форум инновационных транспортных технологий, Наземные интеллектуальные транспортные средства и системы: сборник трудов Международного автомобильного научного форума (МАНФ-2020), Автонет-2020, Москва, 14–15 октября 2020 г. – М.: ФГУП «НАМИ», 2020. – С. 1165–1190.

21. Shaju A., Pandey А.K. Modelling transient response using PAC 2002-based tyre model // Vehicle System Dynamics. – 2022. – No. 60 (1). – P. 20–46.

Полный текст: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69278250

Автор(ы):

Брагин Егор Павлович

инженер-конструктор 3-й категории отдела численного анализа пассивной безопасности¹

Солопов Дмитрий Юрьевич, канд. техн. наук

начальник отдела численного анализа пассивной безопасности¹

Аффилиация:

¹ Управление FEM моделирования, Центр «Численный анализ и виртуальная валидация», ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», г. Москва 125438, Российская Федерация

Образец цитирования:

Брагин Е.П., Солопов Д.Ю. Обоснование необходимости разработки новой методики испытаний по оценке пассивной безопасности мотоциклов // Труды НАМИ. – 2024. – № 3 (298). – С. 71–79. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-3-71-79.

Статья поступила:

24.11.2023

Опубликовано:

25.09.2024

Аннотация:

Введение (постановка задачи и актуальность). Современная повседневная жизнь всё больше зависит от мототехники, особенно в крупных городах, где мотоциклы востребованы благодаря своей манёвренности. В тоже время распространение систем автоматического пилотирования автомобилей создаёт новые опасности, увеличивая число дорожно-транспортных происшествий (ДТП) с участием мотоциклистов. Несмотря на растущую популярность мотоциклов, исследований, посвящённых их пассивной безопасности, недостаточно.

Цель исследования – обосновать разработку методики испытаний и оценочных критериев пассивной безопасности мотоциклов.

Методология и методы. Для достижения поставленной цели предлагается разработка отечественной методики испытаний с использованием деформируемых стандартизованных барьеров, имитирующих автомобили. Анализ статистики ДТП в различных странах позволит определить основные закономерности, на базе которых будут разработаны программа и предложены условия испытаний. Виртуальные испытания, проводимые с использованием программы LS-DYNA, и валидация расчётных моделей дадут возможность обосновать оптимальные условия проведения испытаний.

Результаты и научная новизна. Результаты исследования продемонстрируют новый подход к оценке пассивной безопасности мотоциклов, выявляя ключевые параметры и условия, влияющие на травмирование мотоциклистов. Научная новизна заключается в разработке более точных и реалистичных методов испытаний, способных повысить эффективность оценки безопасности мотоциклов.

Практическая значимость. Разработка и внедрение методики проведения испытаний по оценке пассивной безопасности мотоциклов имеет важное значение для обеспечения безопасности мотоциклистов. Полученные результаты могут стать основой для создания нормативных документов и серий краш-тестов, а также будут способствовать развитию производства безопасных конструкций мотоциклов.

Ключевые слова:

мотоцикл

пассивная безопасность

конструкция

методика

испытания

конечно-элементная модель

Список использованных источников:

1. Баканов К.С., Ляхов П.В., Айсанов А.С., Исаев М.М., Никулин Е.Д., Коблов П.С., Сергунова А.С., Селедников Н.В., Наумов С.Б., Князев А.С. Дорожно-транспортная аварийность в Российской Федерации за 2022 год (информационно-аналитический обзор). – М.: ФКУ «НЦ БДД МВД России», 2023. – 148 с.

2. Puthan P., Lübbe N., Shaikh J., Sui B., Davidsson J. Defining crash configurations for Powered Two-Wheelers: comparing ISO 13232 to recent in-depth crash data from Germany, India and China // Accident Analysis & Prevention. – 2021. – V. 151. – P. 151.

3. ISO 13232. Motorcycles – Test and analysis procedures for research evaluation of rider crash protective devices fitted to motorcycles.

4. Feldkamp G., Junghanns K. The typical traffic accident in adolescents: the motorcycle accident – some epidemiologic features and the effectiveness of safety helmets and clothing / Report on motorcycle safety, European experimental vehicles committee (EEVC). – 1976. – P. 75–80.

5. Otte D., Chinn B., Doyle D., Sturrock K., Schuller E. Database COST 327 Accident description and analysis of motorcycle safety helmets / Interim Report, CORDIS, May 1998.

6. COST 327 – Motorcycle safety helmets, Eutopean co-operation in the field of scientific and technical research / Final report of the Action, 2001.

7. Berg A., Bilrkle H., Schmidts F., Epple J. Analysis of the passive safety of motorcycles using accident investigations and crash tests / DEKRA Automobil AG. – No. 98-S10-O-11. – P. 2221–2236.

8. Hirsch A.E., Bothwell P. Air bag crash protection for motorcycle application / NHTSA, ASME-paper. – Washington: NHTSA, 1973.

9. Ariffin A.H., Rahman M.K., Hamzah A., Paiman N.F., Isa M.H., Solah M.S., Jawi Z.M., Abu Kassim K.A. Exploratory study on airbag suitability for small engine capacity motorcycle in Malaysia / Malaysian Universities Transport Research Forum Conference, 2013. – P. 171–177.

10. Pegg S.P., Mayze T.D. A pattern of burn injuries associated with motor cycles / Research Report 1/80. – Brisbane: Queensland Department of transport, 1980.

11. European experimental vehicles committee (EEVC) / Report on motorcycle safety, 1993.

12. Kalliske I., Albus C., Faerber E. Evaluation of the safety aspects of a new two-wheeler concept. Fahrzeugtechnik heft F24, Strassenwesen 53, Bundesanstalt fuer Berglish, Gladbach D-51427, Germany. – 1998.

13. Гайсин С.В. Об оптимизации нормативных требований по пассивной и активной безопасности к конструкции автотранспортных средств // Труды НАМИ. – 2016. – № 3 (266). – С. 6–14.

14. Барашков А.А., Лыюров М.В. Об эффективности методов повышения конструктивной безопасности легковых автомобилей при боковых столкновениях // Труды НАМИ. – 2018. – № 1 (272). – С. 28–35.

15. Кисуленко Б.В. Взаимосвязь конструктивной безопасности автотранспортных средств с безопасностью дорожного движения // Труды НАМИ. – 2010. – № 244. – С. 24–35.

Полный текст: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69278252

Автор(ы):

Панчишный Владимир Иванович, канд. техн. наук

ведущий эксперт Экспертного совета¹

Аффилиация:

¹ ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», г. Москва 125438, Российская Федерация

Образец цитирования:

Панчишный В.И. «Повезут» ли российские ресурсы электромобиль? Часть 2 // Труды НАМИ. – 2024. – № 3 (298). – С. 80–91. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-3-80-91.

Статья поступила:

30.01.2024

Опубликовано:

25.09.2024

Аннотация:

Представлено продолжение одноимённой статьи, опубликованной в предыдущем номере. Основное внимание уделено обеспечению электромобилей критически важными агрегатами – аккумуляторными батареями и топливными элементами, а также материалами, необходимыми для их изготовления. Показано, что текущее состояние российской промышленности и отечественных технологий пока не может гарантировать их производство в объёмах, необходимых для полной замены автомобильных силовых агрегатов с двигателями внутреннего сгорания на электропривод.

Ключевые слова:

топливные элементы

тяговые аккумуляторные батареи

металлы платиновой группы

литий

кобальт

марганец

никель

Список использованных источников:

1. Стенина И.А., Сафронова Е.Ю., Левченко А.В., Добровольский Ю.А., Ярославцев А.Б. Низкотемпературные топливные элементы: перспективы применения для систем аккумулирования энергии и материалы для их разработки (обзор) // Теплоэнергетика. – 2016. – № 6. – C. 4–18.

2. Филиппов С., Голодницкий А., Кашин А. Топливные элементы и водородная энергетика. URL: https://energypolicy.ru/toplivnye-elementy-i-vodorodnaya-energetika/energoperehod/2020/12/17/ (дата обращения: 30.01.2024).

3. Козлов С.И., Фатеев В.Н. Топливные элементы с твёрдым полимерным электролитом // Транспорт на альтернативном топливе. – 2016. – № 4 (52). – С. 44–55.

4. Александров А.А. Целесообразность разработки месторождений графита в Якутии // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. – 2013. – Т. 9. – № 47 (236). – С. 31–36.

5. Jordan. 5 важнейших минералов аккумуляторной батареи: питание электромобилей (EV) Revolution. URL: https://www.ftmmachinery.com/ru/blog/what-are-the-battery-minerals-and-how-to-process-them.html (дата обращения: 30.01.2024).

6. Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2021 году». URL: https://gd2021.data-geo.ru/nm/gr/ (дата обращения: 30.01.2024).

7. Пошатнёт ли Bosch рынок платины, 2019. URL: https://auto.rambler.ru/navigator/42170033/?utm_content=auto_media&utm_medium=read_more&utm_source=copylink (дата обращения: 30.01.2024).

8. Mineral Commodity Summaries / U.S. Geological Survey, 2021.

9. Буслаева Т. Реальный конкурент американских катализаторов. URL: https://www.kommersant.ru/doc/4908743 (дата обращения: 30.01.2024).

10. Григорьев С.А., Порембский В.И., Фатеев В.Н., Самсонов Р.О., Козлов С.И. Получение водорода электролизом воды: современное состояние, проблемы и перспективы // Транспорт на альтернативном топливе. – 2008. – № 3 (3). – С. 62–69.

11. Kabir U. Lithium battery production by country: top 12 countries, 2023. URL: https://www.yahoo.com/news/lithium-battery-production-country-top-183050554.html (дата обращения: 30.01.2024).

12. «Рэнера» открыла в Москве новое сборочное производство литий-ионных систем накопления энергии. URL: https://www.atomic-energy.ru/news/2022/12/14/131209?ysclid=lqdrmzgixq730721459 (дата обращения: 30.01.2024).

13. Карпухин К.Е., Кондрашов В.Н., Теренченко А.С. Этапы развития транспортных средств на электрической тяге в России и мире: монография. – М.: ФГУП «НАМИ», 2018. – 306 с.

14. Владимирский И. Представлен серийный электрический кроссовер BMW iX3. URL: https://autoreview.ru/news/predstavlen-seriynyy-elektricheskiy-krossover-bmw-ix3?ysclid=lm7s6ujj55882198172 (дата обращения: 30.01.2024).

15. Черкалин Д., Евстафьева Е. РОСНАНО попросило возобновить банкротство новосибирского завода «Лиотех». URL: https://ngs.ru/text/economics/2022/01/22/70392242/ (дата обращения: 30.01.2024).

16. «Росатом» открыл в Москве производство аккумуляторов. URL: https://iz.ru/1440617/2022-12-14/rosatom-otkryl-v-moskve-proizvodstvo-akkumuliatorov (дата обращения: 30.01.2024).

17. «Росатом» приобрел южнокорейского производителя литий-ионных батарей Enertech. URL: https://www.atomic-energy.ru/news/2023/05/16/135281 (дата обращения: 30.01.2024).

18. Собянин: В Москве построят крупнейший в РФ центр техобслуживания электробусов, 2023. Пресс-служба мэра и Правительства Москвы. URL: https://www.mos.ru/mayor/themes/2299/10133050/?ysclid=lr65snif3v686431232 (дата обращения: 30.01.2024).

19. Литий (мировой рынок), 2023. URL: https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Литий_(мировой_рынок)?ysclid=lqz9oocbuk167191123 (дата обращения: 30.01.2024).

20. Россия может войти в топ-5 производителей лития в мире. URL: https://ria.ru/20230904/litiy-1893987524.html (дата обращения: 30.01.2024).

21. Марганцевая независимость: задача с тремя неизвестными, 2023. URL: https://metallplace.ru/news150523_7/?ysclid=lq0pvit0kp920007935 (дата обращения: 30.01.2024).

22. Анализ размера и доли рынка никеля – тенденции роста и прогнозы (2024–2029 гг.). URL: https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/nickel-market (дата обращения: 30.01.2024).

Полный текст: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69278256

Автор(ы):

Жердев Павел Игоревич, аспирант

инженер-конструктор 1-й категории, отдел интеграции КЭУ,

Управление высоковольтных компонентов и систем, Центр электронных устройств¹

Карпухин Кирилл Евгеньевич, канд. техн. наук, доцент

директор проекта¹

Аффилиация:

¹ ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», г. Москва 125438, Российская Федерация

Образец цитирования:

Жердев П.И., Карпухин К.Е. Способы увеличения пробега и анализ силовых установок электрифицированных транспортных средств // Труды НАМИ. – 2024. – № 3 (298). – С. 92–100. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-3-92-100.

Статья поступила:

01.11.2023

Опубликовано:

25.09.2024

Аннотация:

Введение (постановка задачи и актуальность). Вопрос о «здоровье» экологии и решении проблем, связанных с излишним выбросом вредных веществ в окружающую среду, может быть решён активным внедрением в повседневную жизнь транспорта, оказывающего минимальное влияние на природные процессы. Данная статья представляет собой аналитический обзор существующих силовых установок электрифицированных транспортных средств (ЭТС) с учётом актуальных статистических показателей для увеличения их пробега.

Цель исследования – анализ опыта научного сообщества по созданию, разработке и улучшению характеристик ЭТС.

Методология и методы. Используемые в статье методы строятся на базовых положениях электротехники, электроники, параметрах работы автоматизированного электропривода, методах исследовательских испытаний и на ключевых машиностроительных положениях.

Результаты и научная новизна. Выполнен анализ комбинаций силовых установок ЭТС, а также систем и видов, направленных на увеличение пробега. Предложена аналитическая оценка вариантов повышения энергоэффективности ЭТС.

Практическая значимость заключается в результатах аналитической оценки вариантов повышения энергоэффективности ЭТС. Полученные в ходе исследования результаты и сопутствующие рекомендации направлены на увеличение пробега и уменьшение выбросов токсичных веществ в атмосферу, а также на создание дополнительного положительного имиджа массового использования ЭТС среди населения.

Ключевые слова:

транспортное средство

электромобиль

гибридный автомобиль

силовой электропривод

увеличение пробега

электрифицированное транспортное средство

энергоэффективность

Список использованных источников:

1. Бахмутов С.В., Селифонов В.В., Ломакин В.В., Карпухин К.Е. Пути решения проблемы загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом в мегаполисах // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. – 2008. – № 42. – С. 28–35.

2. Бахмутов С.В., Карпухин К.Е. «Чистые» автомобили: направления реализации и достигаемые результаты // Журнал автомобильных инженеров. – 2012. – № 6 (77). – С. 51–54.

3. Бахмутов С.В., Гайсин С.В., Карпухин К.Е., Теренченко А.С., Курмаев Р.Х., Зиновьев Е.В. Способ повышения энергоэффективности электромобильного транспорта // Журнал автомобильных инженеров. – 2015. – № 4 (93). – С. 4–10.

4. Семёнов И. В России зарегистрировано более 39 тысяч электромобилей. URL: https://www.autostat.ru/news/56993/ (дата обращения: 01.03.2024).

5. Тимерханов А. Четверть всех электромобилей в России приходится на Москву. URL: https://www.autostat.ru/infographics/57007/ (дата обращения: 01.03.2024).

6. Карпухин К.Е. Синтез подходов, направленных на увеличение пробега электрических транспортных средств на одной зарядке. Опыт в Российской Федерации // Труды НАМИ. – 2023. – № 2 (293). – С. 73–83. DOI: 10.51187/0135-3152-2023-2-73-83.

7. Шелмаков С.В. Экологическая сертификация автотранспортных средств: учеб. пособие. – М.: МАДИ, 2021. – 204 с.

8. Una classificazione delle EV. OneWedge. URL: https://onewedge.com/2018/02/10/una-classificazione-delle-ev/ (дата обращения: 20.09.2023).

9. 岩手県陸前高田市「三陸おもてなしレンタカー」好評につき「地元割. PR TIMES. URL: https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000012.000053207.html (дата обращения: 23.09.2023).

10. 2018 Nissan Leaf. U.S. Department of Energy. URL: https://www.fueleconomy.gov/feg/Find.do?action=sbs&id=39860 (дата обращения: 27.11.2023).

11. Богданов К.Л. Тяговый электропривод автомобиля. – М.: МАДИ, 2009. – 56 с.

12. Брусочкин Д. В Россию привезли гибридные кроссоверы LiXiang L9 из Китая: известны цены. URL: https://avtonovostidnya.ru/avtorynok/303393-lixiang-l9 (дата обращения: 23.09.2023).

13. Li Auto Inc. URL: https://www.lixiang.com/en/L9#L9 (дата обращения: 27.11.2023).

14. Krijgsman L. Porsche panamera hybrid wordt blind gekocht. URL: https://www.autoweek.nl/autonieuws/artikel/porsche-panamera-hybrid-wordt-blind-gekocht/ (дата обращения: 24.09.2023).

15. 2019 Porsche Panamera Turbo S e‑Hybrid ST. U.S. Department of Energy. URL: https://www.fueleconomy.gov/feg/Find.do?action=sbs&id=41296  (дата обращения: 29.11.2023).

16. Porsche Panamera Sport Turismo Turbo S E-Hybrid Specs, 2019. Ultimate Specs – The Most Comprehensive Car Specifications Database. URL: https://www.ultimatespecs.com/car-specs/Porsche/112917/2019-Porsche-Panamera-Sport-Turismo-Turbo-S-E-Hybrid.html (дата обращения: 29.11.2023).

17. Lexus wants more hybrids and a better performance image. Autoweek. URL: https://www.autoweek.com/news/a1997706/lexus-wants-more-hybrids-and-better performance-image/ (дата обращения: 24.09.2023).

18. 2015 Lexus CT 200h. U.S. Department of Energy. URL: https://www.fueleconomy.gov/feg/Find.do?action=sbs&id=35614 (дата обращения: 29.11.2023).

Полный текст: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69278257

Автор(ы):

Шабанов Александр Викторович, канд. техн. наук

научный сотрудник Экспертного совета¹

Дунин Андрей Юрьевич, д-р техн. наук, доцент

заместитель заведующего кафедрой «Теплотехника и автотракторные двигатели»²

Шатров Михаил Георгиевич, д-р техн. наук

профессор кафедры «Теплотехника и автотракторные двигатели»²

Аффилиация:

¹ Научно-исследовательский центр по испытаниям и доводке автомототехники ФГУП «НАМИ» (НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ»), пос. Автополигон, г. Дмитров 141830, Московская область, Российская Федерация

² Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), г. Москва 125319, Российская Федерация

Образец цитирования:

Шабанов А.В., Дунин А.Ю., Шатров М.Г. Эффективность технологических процессов использования водорода в технике и на автомобильном транспорте // Труды НАМИ. – 2024. – № 3 (298). – С. 101–114. DOI: 10.51187/0135-3152-2024-3-101-114.

Статья поступила:

01.04.2024

Опубликовано:

25.09.2024

Аннотация:

Введение (постановка задачи и актуальность). В статье рассмотрены направления совершенствования транспортных силовых установок и двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с помощью применения газогенераторов водорода.

Цель исследования – анализ различных методов хранения водорода для его использования в транспортных силовых установках, применяемых в технике и на транспорте, а также анализ развития направления использования газогенераторов водорода.

Методология и методы. Анализ информации о производстве и использовании водорода как перспективного топлива для автотранспортных средств. Оценка эффективности методов генерирования водорода из аммиака методом парового риформинга и термическим пиролизом метана.

Результаты. Выполненный анализ методов хранения водорода и его применения в различных сферах техники показал, что использование водорода в составе синтез-газа открывает дополнительные возможности в совершенствовании характеристик силовых установок и энергоэффективности его применения. Подтверждена перспективность аммиака как энергоносителя водорода для тепловых генераторов. Проведённые расчёты показали, что тепловые затраты энергии на генерирование водорода от его сжигания в ДВС составляют 10,7%.

Практическая значимость. Генерирование водорода из аммиака с последующей его подачей в камеру сгорания ДВС обеспечивает высокую эффективность рабочего процесса дизеля. А наличие на борту автомобиля аммиака упрощает организацию каталитического процесса селективного восстановления NO_x в дизельном двигателе до экологически безопасного уровня.

Ключевые слова:

методы получения водорода

генераторы водорода

эффективность процессов конверсии топлив

использование аммиака

нейтрализация оксидов азота

Список использованных источников:

1. Раменский A.Ю., Шелищ П.Б., Нефедкин С.И. Применение водорода в качестве моторного топлива для автомобильных двигателей внутреннего сгорания. История, настоящее и перспективы // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2006. – № 11 (43). – С. 63–70.

2. Шабанов А.В., Дунин А.Ю., Ванин В.К. Инновационные разработки по применению водорода на транспортных ДВС и в силовых установках // Известия МГТУ МАМИ. – 2023. – Т. 17. – № 2. – С. 115–126.

3. Дунин А.Ю., Шабанов А.В., Нгуен Т.К., Шатров М.Г., Голубков Л.Н. Улучшения энергетических и экологических показателей дизельного ДВС путём применения водородосодержащей добавки // Известия МГТУ МАМИ. – 2022. – Т. 16. – № 2. – С. 125–133.

4. Кавтарадзе Р.З., Сун Байган, Голосов А.С., Чэн Жунжун, Чжан Цытянь, Чилашвили Г.В. Эффективные показатели водородного двигателя с модифицированной системой топливоподачи при работе на обеднённой смеси // Труды НАМИ. – 2021. – № 3 (286). – С. 58–66. DOI: 10.51187/0135-3152-2021-3-58-66.

5. Кутенёв В.Ф., Лежнев Л.Ю., Лукшо В.А., Олисевич О.В., Теренченко А.С., Хрипач Н.А. Системы и агрегаты современных автомобильных энергоустановок для автомобилей и автобусов. – М.: Экология. Машиностроение, 2012. – С. 246.

6. Едачёв Д.В., Кутенёв В.Ф., Панчишный В.И. О перспективах водородной энергетики на транспорте // Труды НАМИ. – 2021. – № 2 (285). – С. 58–73. DOI: 10.51187/0135-3152-2021-2-58-73.

7. Водородная энергетика в Китае. PRC.today. Китай сегодня. URL: https://prc.today/vodorodnaya-energetika-v-kitae/ (дата обращения: 01.04.2024).

8. Телекова Л.Р., Дияковская А.В. Водород как топливо будущего / Научные исследования и инновации: сборник трудов III Международной научно-практической конференции, Саратов, 2021. – Саратов: НОО «Цифровая наука», 2021. – С. 63–74.

9. Рубан С. Инвестирование в водородные технологии. URL: https://dzen.ru/a/YQkbTIubujYPDKGT (дата обращения: 01.04.2024).

10. Нефть или водород? Электрика, энергетика и тепло. URL: http://energycraft.org/vodorod/neft-ili-vodorod.html (дата обращения: 01.04.2024).

11. Щеклеин С., Радченко Р., Мокрушин А., Тюльпа В. Технико-экономическая оценка различных вариантов хранения водорода. URL: https://studme.org/152663/tehnika/tehniko_ekonomicheskaya_otsenka_razlichnyh_variantov_hraneniya_vodoroda (дата обращения: 01.04.2024).

12. Фомин В.М., Каменев В.Ф. Предварительное термохимическое преобразование топлива в системах питания двигателей внутреннего сгорания // Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования. – 2003. – № 1. – С. 59–65. 

13. Каким должно быть топливо будущего. Всё, что нужно знать о водородном топливе будущего. Методы получения H₂. URL: https://avtoprin.ru/deprivation/kakim-dolzhno-byt-toplivo-budushchego-vse-chto-nuzhno-znat-o-vodorodnom/ (дата обращения: 01.04.2024).

14. Девянин С.Н., Шабанов А.В., Савастенко А.А. Проблемы развития электропривода АТС // Автомобильная промышленность. – 2021. – № 12. – С. 4–7.

15. Мастепанов А.М. Водородная энергетика России: состояние и перспективы // Энергетическая политика. – 2020. – № 12 (154). – С. 54–65.

16. Макухин C. Спрос на электроэнергию для электромобилей на зарядных станциях РусГидро ставит новый рекорд. Зарядная и заправочная инфраструктура. ИАП «Зелёная точка старта». URL: https://greenstartpoint.ru/spros-na-elektroenergiyu-dlya-elektromobilej-na-zaryadnyh-stancziyah-rusgidro-stavit-novyj-rekord/ (дата обращения: 01.04.2024).

17. Столяревский А.Я. Технология производства водородометановой смеси для автотранспорта и энергетики // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2009. – № 5 (73). – С. 8–16.

18. Пономарёв-Степной Н.Н., Столяревский А.Я. Атомно-водородная энергетика – пути развития // Энергия: экономика, техника, экология. – 2004. – № 1. – С. 3–9.

19. ГОСТ Р 54114-2010. Передвижные устройства и системы для хранения водорода на основе гидридов металлов. – Введ. 2011-07-01. – М.: Стандартинформ, 2011. – 36 с.

20. Фатеев В.Н., Григорьев С.А., Серёгина Е.А. Водородная энергетика в России и СССР // Российские нанотехнологии. – 2020. – Т. 15. – № 3. – С. 262–279.

21. Шумилин А. Перспективные силовые установки для высокоскоростных летательных аппаратов. URL: https://testpilot.ru/review/hiper/hyper.htm (дата обращения: 01.04.2024).

22. Раменский А.Ю. Применение водорода в качестве топлива для автомобилей. URL: http://www.cleandex.ru/articles/2015/11/06/the_use_of_hydrogen_as_a_fuel_for_cars (дата обращения: 01.04.2024).

23. Каменев В.Ф., Фомин В.М., Хрипач Н.А., Лежнев Л.Ю. Исследования энергетических и экологических показателей работы автомобильного двигателя на бензоводородных топливных композициях // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2005. – № 9 (29). – С. 16–23.

24. Фомин В.М. Повышение эффективности использования альтернативного топлива на транспорте // Известия МГТУ МАМИ. – 2016. – № 2 (28). – С. 84–92.

25. Программа Х-15. NASA. URL: https://astronaut.ru/as_usa/text/rx15.htm (дата обращения: 01.04.2024). 

26. Фомин В.М., Каменев В.Ф., Хергеледжи М.В. Бортовое генерирование водородосодержащего газа для транспортных двигателей // Транспорт на альтернативном топливе. – 2013. – № 2 (32). – С. 41–47.

27. Фомин В.М. Эффективное применение водородных энергоресурсов в структуре энергообеспечения АПК // Тракторы и сельхозмашины. – 2014. – № 6. – С. 3–7.

28. Савостьянов А.П., Кравченко О.А. Водородная энергетика и технологии. Аммиак-аккумулятор и средство доставки водорода (обзор) // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. – 2021. – № 1. – С. 50–55.

29. Бурцев В.А., Бризицкий О.Ф., Кириллов В.А., Тереньтьев В.Я. Разработка высокоэффективной технологии повышения экономических и экологических характеристик ДВС и устройства для её реализации // Журнал автомобильных инженеров. – 2012. – № 3 (74). – С. 46–49.

30. Климентьев А.Ю., Климентьева А.А. Аммиак – перспективное моторное топливо для безуглеродной экономики // Транспорт на альтернативном топливе. – 2017. – № 3 (57). – С. 32–44.

31. Климентьев А.Ю., Климентьева А.А. Аммиак – перспективное моторное топливо для безуглеродной экономики. Окончание // Транспорт на альтернативном топливе. – 2017. – № 4 (58). – С. 17–27.

32. Liu Z., Woo S.I. Recent advances in catalytic DeNO_X science and technology // Catalysis Reviews-science and Engineering. – 2006. – Vol. 48. – Iss. 1. – P. 43–89. DOI: 10.1080/01614940500439891.

33. Панчишный В.И., Воробьёв И.Ю. К вопросу о моделировании систем нейтрализации автомобильных дизелей // Труды НАМИ. – 2018. – № 4 (275). – С. 23–37.

34. Шабанов А.В., Ванин В.К., Дунин А.Ю., Шатров М.Г. К вопросу снижения оксидов азота в дизельном ДВС организацией его рабочего процесса // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. – 2023. – № 2 (36). – С. 13.

35. На грани космоса: миссия Х-15. URL: https://pikiabu.ru/story/prodolzhene_posta_na_grani_kosmosa_missiya_kh15_8719969ysclid=loct3ukbuw528474619 (дата обращения: 01.04.2024).

36. Бузилло Э., Савченко В.И., Арутюнов В.С. О механизме превращения метана в некаталитических процессах его термической, паровой и углекислотной конверсии // Нефтехимия. – 2021. – Т. 61. – № 6. – С. 820–826.

37. Захаров С.В. Получение водородосодержащего газа из аммиака и использование его в качестве топлива для ДВС // Омский научный вестник. – 2007. – № 2 (56). – С. 158–161.

38. В Уфе разработали технологию получения водорода путём парового риформинга. ИА «Девон». URL: https://iadevon.ru/news/chemistry/v_ufe_razrabotali_tehnologiyu_polucheniya_vodoroda_putem_parovogo_riforminga-7273/?ysclid=lwa92slfp7382957860 (дата обращения: 01.04.2024).

39. Кузьмин А.М., Кулаков К.В., Кулаков С.В., Ценева С.Н. Особенности конструирования газогенераторов синтез-газа для малотоннажного производства метанола // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. – 2021. – № 3. – С. 124–146.

Полный текст: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69278258