14.577.21.0213

Разработка научно-технических решений в области создания транспортных энергоустановок на базе комбинированного теплового двигателя с системой наддува мощностью не менее 100 кВт и рабочим объемом не более 3000 см. куб., обеспечивающих:
- постоянный крутящий момент (с отклонением не более 5%) в диапазоне от 1700-4000 об/мин.
- снижение значения удельного расхода топлива не менее чем на 10% по сравнению с базовым двигателем.

Одним из направлений исследований по снижению расхода топлива является применение транспортных энергоустановок вместе с применением новых технологий в области рабочих процессов двигателей (ДВС), конструкций, новых технологий в области топливоподачи и контроля состава топливовоздушной смеси. Основным звеном такой энергоустановки является ДВС, характеристики которого влияют на топливную экономичность и экологическую безопасность транспорта. Также следует отметить, что режимы работы транспортной энергоустановки при эксплуатации в больших мегаполисах далеки от оптимальных ввиду сложного дорожного движения. Поэтому характеристики силовой установки напрямую связаны с расходом топлива и вредными выбросами, ведь при движении в плотном потоке автотранспорта, ДВС вынужден работать на переходных режимах большее количество времени из-за низких мощностных показателей на пониженной частоте вращения. Повышение мощностных параметров силовой энергоустановки на пониженной частоте вращения и повышение крутящего момента, позволят сократить время переходных режимов, повысить эффективность ДВС на данных режимах и вследствие чего снизить расход топлива. Учитывая факт отставания российских производителей в области создания энергоустановок и отсутствие промышленных образцов по данному направлению, очевидна актуальность выбранной тематики. Поэтому в качестве транспортной силовой установки, а также для нужд малой энергетики перспективным является создание энергоустановки на базе комбинированного ДВС, применение которой позволит улучшить эффективность получения механической энергии при сжигании углеводородных топлив и улучшить эксплуатационные характеристики применяемых энергоустановок.

В ходе исследовательских работ будут применены теоретические методы прогнозирования, методы анализа научно-технической документации, численные методы при изучении процессов распределения и потребления энергии. В ходе выполнения работы будет использовано уникальное исследовательское оборудование, оригинальные исследовательские методики и технологии в т.ч. - системы автоматизированного проектирования, например, CATIA и Unigraphics; - пакет SolidWorks со всеми необходимыми библиотеками для расчета газодинамических и тепловых процессов тепловых двигателей; - программное обеспечение MATLAB/Simulink и программно-аппаратный комплекс компании National Instruments, состоящий из программного пакета LabVIEW и устройств сбора и обработки данных для проведения прикладных научных исследований и экспериментальных разработок и для проведения вычислительных экспериментов и поиска оптимальных алгоритмов управления.

Для проведения математического моделирования объектов исследования будет использован автоматизированный комплекс, который базируется на технологии реконфигурируемого ввода/ вывода, данный комплекс предназначен для создания контрольно-измерительных систем с использованием программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) и инструментария среды графической разработки приложений, комплекс позволяет создавать системы управления
техническими объектами с обратной связью, системы реального времени, осуществляет сбор и обработку данных; встраиваемый контроллер комплекса предназначен для обработки сигналов в системах управления техническими объектами реального времени с возможностью обмена данными с микросхемой ПЛИС; реконфигурируемое шасси комплекса предназначено для приема
и передачи сигналов в системах управления техническими объектами в реальном времени.

При выполнении проекта будут получены следующие результаты:

1. Промежуточные и заключительный отчеты о ПНИЭР.

2. Отчет о патентных исследованиях.

3. Технические требований на макет транспортной энергоустановки и систему управления.

4. Программы и методики экспериментальных исследований.

5. Эскизная конструкторская документация на макет транспортной энергоустановки и оснастку для проведения экспериментальных исследований.

6. Программная документация на систему управления.

7. Макет транспортной энергоустановки и оснастка для проведения исследовательских испытаний.

8. Проект технического задания на проведение ОКР.

На начальном этапе проекта были проведены работы и получены следующие результаты:

1.  Проведен аналитический обзор современной научно-технической литературы в данной области исследований.

2. Проведены патентные исследования, позволившие определить актуальность  исследований и уровень техники.

3. Проведены расчетные исследования на основании которых выбран базовый двигатель.

 4. Разработаны технические требования на макет транспортной энергоустановки.

5. Разработан технический облик макета транспортной энергоустановки.

6. Разработана программа и методики испытаний базового двигателя.

7. Разработана электронная модель оснастки и эскизная конструкторская документация на нее.

Разработанная энергоустановка может быть использована на любом из видов наземного транспорта с двигателем внутреннего сгорания, в том числе в составе стационарных и мобильных энергоустановок как серийных, ныне выпускаемых, так и вновь разрабатываемых. Также, в дальнейшем, возможна межотраслевая направленность использования разработанной продукции, в частности, применение в двигатель - генераторных установках по выработке электрической
энергии, когенерационных и тригенерационных установках. Результаты выполненных работ будут использованы при дальнейшем проектировании высокоэкономичных транспортных энергоустановок на базе комбинированного теплового двигателя. Реализация проекта позволит улучшить энергоэффективность и эксплуатационные характеристики энергоустановок на базе поршневых двигателей, как для транспортного комплекса,так и для объектов малой энергетики.
Результаты исследований могут быть использованы для проведения дальнейших опытно- конструкторских и опытно-технологических работ, направленных на создание новых типов транспортных энергоустановок, что позволит повысить конкурентоспособность отечественной продукции. В том числе результаты работ могут быть использованы при обучении студентов и аспирантов по специальности 05.04.02 «Тепловые двигатели».
Результаты исследований позволят совершенствовать транспортные установки для легкового и коммерческого транспорта массой до 3.5 тонн. В качестве потенциальных потребителей полученных результатов рассматриваются производители двигателей и автотранспорта ООО «Группа ГАЗ», ОАО «Соллерс».
Помимо всего достижение планируемых результатов обеспечит импортозамещение ключевых компонентов тепловых энергоустановок для малой энергетики и конкурентоспособность продукции на мировом рынке.