Investigation of Photoelectric Converters with a Base Cadmium Telluride Layer with a Decrease in Its Thickness for Tandem and Two-sided Sensitive Instrument Structures

Photovoltaic cells with a base layer of cadmium telluride with a decrease in its thickness are studied. It is known that the widespread use of photovoltaic converters is constrained by their high price in the case of highly efficient instrument structures, or low efficiency. The creation of tandem and two-sided sensitive photoelectric converters will reduce their cost while increasing their efficiency. However, to create tandem and two-sided sensitive photoelectric converters, the necessary conditions are the use of transparent contacts and a decrease in the thickness of the base layer for efficient absorption of incident radiation by the converter, which is lower. In the research process, it was found that reducing the thickness of the base layer to 1 μm allows to increase the efficiency of the photoelectric transducer during irradiation from the back. An increase in the efficiency of the photoelectric converter occurs due to a decrease in the distance from the generation region of nonequilibrium charge carriers in the region of separation. If the thickness of the base layer is less than 1 μm, then regardless of which side of the irradiation is carried out, a decrease in the efficiency of the instrument structure is observed. Increase in the efficiency of photoconverters is associated with an increase in the negative influence of recombination processes on the back contact, a decrease in the number of charge carriers generated due to incomplete absorption of incident radiation, and a decrease in the volume of the built-in field of the separating barrier when it overlaps with the depletion region of the back contact. ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO SCs with a base layer thickness of 1 μm demonstrates degradation stability. The highest value of efficiency in the case of illumination from the front side 8.1 % and with illumination from the back side 3.8 % received after a year of operation of the photovoltaic converter

INVESTIGATION OF PHOTOELECTRIC CONVERTERS WITH A BASE CADMIUM TELLURIDE LAYER WITH A DECREASE IN ITS THICKNESS FOR TANDEM AND TWO-SIDED SENSITIVE INSTRUMENT STRUCTURES

Photovoltaic cells with a base layer of cadmium telluride with a decrease in its thickness are studied. It is known that the widespread use of photovoltaic converters is constrained by their high price in the case of highly efficient instrument structures, or low efficiency. The creation of tandem and two-sided sensitive photoelectric converters will reduce their cost while increasing their efficiency. However, to create tandem and two-sided sensitive photoelectric converters, the necessary conditions are the use of transparent contacts and a decrease in the thickness of the base layer for efficient absorption of incident radiation by the converter, which is lower. In the research process, it was found that reducing the thickness of the base layer to 1 μm allows to increase the efficiency of the photoelectric transducer during irradiation from the back. An increase in the efficiency of the photoelectric converter occurs due to a decrease in the distance from the generation region of nonequilibrium charge carriers in the region of separation. If the thickness of the base layer is less than 1 μm, then regardless of which side of the irradiation is carried out, a decrease in the efficiency of the instrument structure is observed. Increase in the efficiency of photoconverters is associated with an increase in the negative influence of recombination processes on the back contact, a decrease in the number of charge carriers generated due to incomplete absorption of incident radiation, and a decrease in the volume of the built-in field of the separating barrier when it overlaps with the depletion region of the back contact. ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO SCs with a base layer thickness of 1 μm demonstrates degradation stability. The highest value of efficiency in the case of illumination from the front side 8.1 % and with illumination from the back side 3.8 % received after a year of operation of the photovoltaic converter

Розробка способу відновлення ефективності плівкових СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au після деградації

A study into the influence of direct polarity on the output parameters of ITO/CdS/CdTe/Cu/Au solar cells (SC) has been conducted. We have experimentally registered the effect of an electric field of direct polarity on the output parameters and light diode characteristics of ITO/CdS/CdTe/Cu/Au SCs, which underwent a degradation of efficiency. When a shaded SE is exposed for not less than 120 minutes to the electric field, induced by an external DC voltage of magnitude (0.5‒0.9) V, whose polarity corresponds to the forward bias of n-p heterojunction, there is an increase in efficiency coefficient. This becomes possible if, during degradation of the instrument structure, such defects did not have time to develop, which, over the specified time of exposure, lead to resettable alternating electric microbreakdowns. It has been established that an increase in efficiency coefficient comes at the expense of the increased density of a photocurrent, decreased sequential and increased shunt resistances of SC. Improvement of diode characteristics occurs due to several physical processes. When a SC is fed a forward bias voltage, an electric field forms inside the diode structure of SC, which amplifies the built-in electric field of the rear р-р+ heterojunction and suppresses the built-in electric field of the frontal n+-p heterojunction. That occurs because the diodes are turned on towards each other. The magnitude of a forward bias voltage must not exceed the height of the potential barrier in a heterojunction. In this case, at the rear р-р+ heterojunction and in its adjoining areas from both sides the processes will be intensified that are associated with the transport of copper atoms, the restructuring of complexes of point defects containing copper, and the phase transformations of Cu1,4Te into Cu2-xTe. In addition, under the influence of the field induced by a forward bias voltage, the CuCd- particles from the depletion area of a CdS layer will start moving towards the absorber. That should reduce the resistance part of the CdS layer and lead to a decrease in the depletion area width from the absorber's side, thereby increasing the spectral sensitivity of SC in the shortwave and medium-wave fields of solar spectrum. Electrodiffusion of additional amount of CuCd- to the absorber must enhance the above-described and related effect of the increased spectral sensitivity and thus Jph of instruments. Based on the conducted research, we have constructed an algorithm for restoring the efficiency of ITO/CdS/CdTe/Cu/Au SCs and for rejecting the irrevocably degraded instrumental structures included in a running moduleПроведено исследование влияния прямой полярности на выходные параметры солнечных элементов (СЭ) ITO/CdS/CdTe/Cu/Au. Экспериментально зафиксировано влияние электрического поля прямой полярности на выходные параметры и световые диодные характеристики СЭ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au, в которых произошла деградация КПД. При выдержке затемненного СЭ, не менее 120 минут в электрическом поле, приведенным внешним постоянным напряжением величиной (0,5-0,9) В, полярность которого соответствует прямому смещению n-p гетероперехода, наблюдается рост КПД. Это возможно, если при деградации приборной структуры не успели сформироваться дефекты, которые за указанное время выдержки приводят к чередующимся самовосстанавливающимся электрическим микропробоям. Установлено, что рост КПД происходит за счет увеличения плотности фототока, уменьшения последовательного и увеличения шунтирующего сопротивлений СЭ. Улучшение диодных характеристик происходит благодаря нескольким физическим процессам. При подаче на СЭ напряжения прямого смещения, внутри диодной структуры СЭ создается электрическое поле, которое усиливает встроенное электрическое поле тыльного р-р+ гетероперехода и подавляет встроенное электрическое поле фронтального n+-p гетероперехода. Это происходит вследствие того, что диоды включены на встречу друг другу. Величина напряжения прямого смещения не должна превышать высоту потенциального барьера гетероперехода. В этом случае на тыльном р-р+ гетеропереходе и в прилегающих к нему с обеих сторон областях будут интенсифицированы процессы, связанные с транспортом атомов меди, перестройкой комплексов точечных дефектов, содержащих медь, и с фазовыми превращениями Cu1,4Te в Cu2-xTe. Также под влиянием поля, индуцированного напряжением прямого смещения, частицы CuCd-из области обеднения слоя CdS начнут двигаться в абсорбер. Это должно снизить сопротивление части слоя CdS и привести к уменьшению ширины области обеднения со стороны абсорбера, повысив, тем самым, спектральную чувствительность СЕ в коротковолновой и средневолновой областях солнечного спектра. Электродиффузия дополнительного количества CuCd- в абсорбер должна усиливать вышеописанный и связанный с этим эффект повышения спектральной чувствительности, а значит и Jф приборов. На основе проведенных исследований был разработан алгоритм восстановления эффективности СЭ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au и отбраковки безвозвратно деградированных приборных структур в составе работающего модуляПроведено дослідження впливу прямої полярності на вихідні параметри сонячних елементів (СЕ) ITO/CdS/CdTe/Cu/Au. Експериментально зафіксовано вплив електричного поля прямої полярності на вихідні параметри і світлові діодні характеристики СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au, у яких відбулася деградація ККД. При витримці затемненого СЕ не менше 120 хвилин в електричному полі, наведеним зовнішньою постійною напругою величиною (0,5–0,9) В, спостерігається зростання ККД. Полярність електричного поля повинна відповідати прямому зміщенню n-p гетеропереходу. Зростання ККД спостерігається лише у тому випадку, якщо при деградації приладової структури не встигли сформуватися дефекти, які за вказаний час витримки призводять до самовідновлюючих електричних мікропробоїв, що чередуються.Встановлено що зростання ККД відбувається за рахунок збільшення густин фотоструму, зменшення послідовного та збільшення шунтувального опорів СЕ. Покращення діодних характеристик відбувається завдяки кільком фізичним процесам. При подачі на СЕ напруги прямого зміщення, всередині диодной структури СЕ створюється електричне поле, яке підсилює вбудоване електричне поле тильного р–р + гетероперехода і пригнічує вбудоване електричне поле фронтального n+–p гетероперехода. Це відбувається внаслідок того, що діоди включені на зустріч один одному. Величина напруги прямого зміщення не повинна перевищувати висоту потенційного бар'єру гетеропереходу. У цьому випадку на тильному р-р+ гетеропереході та у прилеглих до нього з обох сторін областях будуть інтенсифіковані процеси пов’язані з транспортом атомів міді. Крім того спостерігається перебудова комплексів точкових дефектів, що містять мідь, та фазові перетвореннями Cu1,4Te в Cu2-xTe.Також під впливом поля, індукованого прямозміщуючою напругою, частки CuCd- з області збіднення шару CdS почнуть рухатись у абсорбер. Це повинно знизити опір частини шару CdS і привести до зменшення ширини області збідніння з боку абсорбера, тим самим, забезпечити зростання спектральної чутливості СЕ в короткохвильовій і середньохвильовій областях сонячного спектру. Електродифузія додаткової кількості CuCd- в абсорбер повинна посилювати вищеописаний і пов'язаний з цим ефект підвищення спектральної чутливості, а значить і Jф приладів. На основі проведених досліджень був розроблений алгоритм відновлення ефективності СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au і відбраковування деградованих приладових структур в складі працюючого модуля що працю

Дослідження з'єднання фотоелектричних перетворювачів ITO/CdS/CdTe/Cu/Au в мікрозбірці для електропостачання польових таборів

Studies aimed at optimizing the design of micromodules based on ITO/CdS/CdTe/Cu/Au photoelectric converters, which are used in autonomous power plants for field camps, have been carried out. To use photoelectric converters as power sources, they are combined into micromodules and modules. The nature of commutation of single solar cells in the microassembly significantly affects the output characteristics of the micromodule and, consequently, the efficiency of the photoelectric converter as a whole.It is found that the series connection of the ITO/CdS/CdTe/Cu/Au PEC in the micromodule ensures its stability even if the output parameters of one or more single solar cells fail or deteriorate. If the composition of the micromodule includes a solar cell with significantly worse output characteristics, or there are several such elements, then when they are connected in series, the efficiency of the micromodule is several times higher than for a parallel cell. With the series connection of the ITO/CdS/CdTe/Cu/Au PEC in the micromodule composition, experimental samples of the micromodule with an efficiency of 5.3 % are obtained, which is almost 2 times higher than for parallel connection of the same PECПроведены исследования, направленные на оптимизацию конструкции микромодулей на основе фотоэлектрических преобразователей ITO/CdS/CdTe/Cu/Au, используемых в автономных установках электроснабжения полевых лагерей. Установлено, что последовательное соединение единичных солнечных ITO/CdS/CdTe/Cu/Au в микросборке обеспечивает стабильность работы фотоэлектрического преобразователя даже при условии выхода из строя одного или нескольких единичных солнечных элементов. Получены экспериментальные образцы микромодулей с КПД 5,3 %Проведено дослідження, спрямовані на оптимізацію конструкції мікромодулів на основі фотоелектричних перетворювачів ITO/CdS/CdTe/Cu/Au, використовуваних в автономних установках електропостачання польових таборів. Встановлено, що послідовне з'єднання одиничних сонячних ITO/CdS/CdTe/Cu/Au в мікрозбірці забезпечує стабільність роботи фотоелектричного перетворювача навіть за умови виходу з ладу одного або декількох одиничних сонячних елементів. Отримано експериментальні зразки мікромодулів з ККД 5,3

Acid-basic surface properties of clay disperse fillers

The mineral composition, surface morphology, dispersion and specific surface of dispersed clay fillers of various chemical nature have been experimentally determined. As materials for research used clay mineral disperse fillers of various chemical and mineral composition: bentonite clay, kaolinite clay and diabase flour. Using the thermogravimetric (TG) analysis and the differential thermal analysis (DTA), the structure of the hydroxyl-hydrated surface layer of the filler surface has been studied. The amount and acidity of the surface active centers of clay fillers have been investigated using pK-metric and pH-metric methods. It was established that the mineral composition is the determining factor in the acid-base surface properties of clay fillers. The thickness of the hydroxyl-hydrated surface layer affects the acidity of the surface, at certain large sizes. It has been shown that clay fillers, which include montmorillonite as the dominant minerals, are characterized by higher acidity than the fillers that consist of kaolinite. In the mixed clay fillers, the acid-base properties of the surface depend on the chemical nature of the impurities and related minerals

Розробка способу відновлення ефективності плівкових СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au після деградації

A study into the influence of direct polarity on the output parameters of ITO/CdS/CdTe/Cu/Au solar cells (SC) has been conducted. We have experimentally registered the effect of an electric field of direct polarity on the output parameters and light diode characteristics of ITO/CdS/CdTe/Cu/Au SCs, which underwent a degradation of efficiency. When a shaded SE is exposed for not less than 120 minutes to the electric field, induced by an external DC voltage of magnitude (0.5‒0.9) V, whose polarity corresponds to the forward bias of n-p heterojunction, there is an increase in efficiency coefficient. This becomes possible if, during degradation of the instrument structure, such defects did not have time to develop, which, over the specified time of exposure, lead to resettable alternating electric microbreakdowns. It has been established that an increase in efficiency coefficient comes at the expense of the increased density of a photocurrent, decreased sequential and increased shunt resistances of SC. Improvement of diode characteristics occurs due to several physical processes. When a SC is fed a forward bias voltage, an electric field forms inside the diode structure of SC, which amplifies the built-in electric field of the rear р-р+ heterojunction and suppresses the built-in electric field of the frontal n+-p heterojunction. That occurs because the diodes are turned on towards each other. The magnitude of a forward bias voltage must not exceed the height of the potential barrier in a heterojunction. In this case, at the rear р-р+ heterojunction and in its adjoining areas from both sides the processes will be intensified that are associated with the transport of copper atoms, the restructuring of complexes of point defects containing copper, and the phase transformations of Cu1,4Te into Cu2-xTe. In addition, under the influence of the field induced by a forward bias voltage, the CuCd- particles from the depletion area of a CdS layer will start moving towards the absorber. That should reduce the resistance part of the CdS layer and lead to a decrease in the depletion area width from the absorber's side, thereby increasing the spectral sensitivity of SC in the shortwave and medium-wave fields of solar spectrum. Electrodiffusion of additional amount of CuCd- to the absorber must enhance the above-described and related effect of the increased spectral sensitivity and thus Jph of instruments. Based on the conducted research, we have constructed an algorithm for restoring the efficiency of ITO/CdS/CdTe/Cu/Au SCs and for rejecting the irrevocably degraded instrumental structures included in a running moduleПроведено исследование влияния прямой полярности на выходные параметры солнечных элементов (СЭ) ITO/CdS/CdTe/Cu/Au. Экспериментально зафиксировано влияние электрического поля прямой полярности на выходные параметры и световые диодные характеристики СЭ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au, в которых произошла деградация КПД. При выдержке затемненного СЭ, не менее 120 минут в электрическом поле, приведенным внешним постоянным напряжением величиной (0,5-0,9) В, полярность которого соответствует прямому смещению n-p гетероперехода, наблюдается рост КПД. Это возможно, если при деградации приборной структуры не успели сформироваться дефекты, которые за указанное время выдержки приводят к чередующимся самовосстанавливающимся электрическим микропробоям. Установлено, что рост КПД происходит за счет увеличения плотности фототока, уменьшения последовательного и увеличения шунтирующего сопротивлений СЭ. Улучшение диодных характеристик происходит благодаря нескольким физическим процессам. При подаче на СЭ напряжения прямого смещения, внутри диодной структуры СЭ создается электрическое поле, которое усиливает встроенное электрическое поле тыльного р-р+ гетероперехода и подавляет встроенное электрическое поле фронтального n+-p гетероперехода. Это происходит вследствие того, что диоды включены на встречу друг другу. Величина напряжения прямого смещения не должна превышать высоту потенциального барьера гетероперехода. В этом случае на тыльном р-р+ гетеропереходе и в прилегающих к нему с обеих сторон областях будут интенсифицированы процессы, связанные с транспортом атомов меди, перестройкой комплексов точечных дефектов, содержащих медь, и с фазовыми превращениями Cu1,4Te в Cu2-xTe. Также под влиянием поля, индуцированного напряжением прямого смещения, частицы CuCd-из области обеднения слоя CdS начнут двигаться в абсорбер. Это должно снизить сопротивление части слоя CdS и привести к уменьшению ширины области обеднения со стороны абсорбера, повысив, тем самым, спектральную чувствительность СЕ в коротковолновой и средневолновой областях солнечного спектра. Электродиффузия дополнительного количества CuCd- в абсорбер должна усиливать вышеописанный и связанный с этим эффект повышения спектральной чувствительности, а значит и Jф приборов. На основе проведенных исследований был разработан алгоритм восстановления эффективности СЭ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au и отбраковки безвозвратно деградированных приборных структур в составе работающего модуляПроведено дослідження впливу прямої полярності на вихідні параметри сонячних елементів (СЕ) ITO/CdS/CdTe/Cu/Au. Експериментально зафіксовано вплив електричного поля прямої полярності на вихідні параметри і світлові діодні характеристики СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au, у яких відбулася деградація ККД. При витримці затемненого СЕ не менше 120 хвилин в електричному полі, наведеним зовнішньою постійною напругою величиною (0,5–0,9) В, спостерігається зростання ККД. Полярність електричного поля повинна відповідати прямому зміщенню n-p гетеропереходу. Зростання ККД спостерігається лише у тому випадку, якщо при деградації приладової структури не встигли сформуватися дефекти, які за вказаний час витримки призводять до самовідновлюючих електричних мікропробоїв, що чередуються.Встановлено що зростання ККД відбувається за рахунок збільшення густин фотоструму, зменшення послідовного та збільшення шунтувального опорів СЕ. Покращення діодних характеристик відбувається завдяки кільком фізичним процесам. При подачі на СЕ напруги прямого зміщення, всередині диодной структури СЕ створюється електричне поле, яке підсилює вбудоване електричне поле тильного р–р + гетероперехода і пригнічує вбудоване електричне поле фронтального n+–p гетероперехода. Це відбувається внаслідок того, що діоди включені на зустріч один одному. Величина напруги прямого зміщення не повинна перевищувати висоту потенційного бар'єру гетеропереходу. У цьому випадку на тильному р-р+ гетеропереході та у прилеглих до нього з обох сторін областях будуть інтенсифіковані процеси пов’язані з транспортом атомів міді. Крім того спостерігається перебудова комплексів точкових дефектів, що містять мідь, та фазові перетвореннями Cu1,4Te в Cu2-xTe.Також під впливом поля, індукованого прямозміщуючою напругою, частки CuCd- з області збіднення шару CdS почнуть рухатись у абсорбер. Це повинно знизити опір частини шару CdS і привести до зменшення ширини області збідніння з боку абсорбера, тим самим, забезпечити зростання спектральної чутливості СЕ в короткохвильовій і середньохвильовій областях сонячного спектру. Електродифузія додаткової кількості CuCd- в абсорбер повинна посилювати вищеописаний і пов'язаний з цим ефект підвищення спектральної чутливості, а значить і Jф приладів. На основі проведених досліджень був розроблений алгоритм відновлення ефективності СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au і відбраковування деградованих приладових структур в складі працюючого модуля що працю

Acid-basic surface properties of clay disperse fillers

The mineral composition, surface morphology, dispersion and specific surface of dispersed clay fillers of various chemical nature have been experimentally determined. As materials for research used clay mineral disperse fillers of various chemical and mineral composition: bentonite clay, kaolinite clay and diabase flour. Using the thermogravimetric (TG) analysis and the differential thermal analysis (DTA), the structure of the hydroxyl-hydrated surface layer of the filler surface has been studied. The amount and acidity of the surface active centers of clay fillers have been investigated using pK-metric and pH-metric methods. It was established that the mineral composition is the determining factor in the acid-base surface properties of clay fillers. The thickness of the hydroxyl-hydrated surface layer affects the acidity of the surface, at certain large sizes. It has been shown that clay fillers, which include montmorillonite as the dominant minerals, are characterized by higher acidity than the fillers that consist of kaolinite. In the mixed clay fillers, the acid-base properties of the surface depend on the chemical nature of the impurities and related minerals

Чисельне дослідження процесу стиснення турбулізованого двотемпературного повітряного заряду у дизельному двигуні

We have investigated the issue on improving energy efficiency of systems that facilitate the start of diesel engines by heating the air charge. The enhanced energy efficiency is based on the heating of part of the charge only. The result is the formed air charge in the engine cylinder, which consists of two layers of air with different temperatures.To substantiate the new method for facilitating the cold start of the multi-liter diesel engine, a numerical study into the compression of a different-temperature air charge in the engine was conducted. Using an engine of the type 6TD as an example, we have numerically studied a change in the temperature field of the charge at compression, taking into consideration the vortex flows that arise when a charge forms in the engine's cylinder. Based on an analysis of the temperature field in the charge, we have identified the existence of conditions for a reliable self-ignition of fuel in the charge at its compression. In order to form two layers of air with a different temperature, we first assigned, under conditions of modeling, the injecting of cold air into the engine's cylinder at a temperature of 253 K. Next, the heated air was injected at a temperature of 773 K. A volumetric fraction of the heated air in the charge was 10 %.Based on the simulation results, it was established that the existence of charge layers with different temperatures is retained at compression. We have confirmed that the temperature of the fuel auto-ignition in the pre-heated layer of air could be achieved at the intake air temperature of −20 °C.The results obtained could be applied to substantiate the requirements for the energy-efficient systems that facilitate a cold start of the diesel enginesИсследовалась проблема повышения энергоэффективности систем облегчения пуска дизельных двигателей за счет подогрева воздушного заряда. В основу повышения энергоэффективности заложен подогрев только части заряда. В результате в цилиндре двигателя образуется воздушный заряд, состоящий из двух слоев воздуха с разной температурой.Для обоснования нового метода облегчения холодного пуска многолитрового дизельного двигателя проведено численное исследование сжатия разнотемпературного воздушного заряда в двигателе. Численно исследовалось изменение температурного поля заряда при сжатии с учетом вихревых потоков, возникающих при формировании заряда в цилиндре двигателя на примере двигателя типа 6ТД. Из анализа температурного поля заряда выявлено наличие условий для надежного самовоспламенения топлива в заряде во время его сжатия. Для формирования двух слоев воздуха, имеющих разную температуру, в условиях моделирования задавалось сначала нагнетание холодного воздуха в цилиндр двигателя при температуре 253 K. Далее осуществлялось нагнетание подогретого воздуха при температуре 773 K. Объемная доля подогретого воздуха в заряде составила 10 %.По результатам моделирования установлено, что при сжатии сохраняется наличие слоев заряда с разными температурами. Подтверждено достижение температуры самовоспламенения топлива в предварительно подогретом слое воздуха при температуре впускного воздуха – 20 °С.Полученные результаты могут быть использованы для обоснования требований к энергоэффективным системам облегчения холодного пуска дизельных двигателейДосліджувалася проблема підвищення енергоефективності систем полегшення пуску дизельних двигунів за рахунок підігрівання повітряного заряду. В основу підвищення енергоефективності закладено підігрівання лише частини заряду. У результаті в циліндрі двигуна утворюється повітряний заряд, що складається з двох шарів повітря з різною температурою.Для обґрунтування нового методу полегшення холодного пуску багатолітрового дизельного двигуна проведено чисельне дослідження стиснення різнотемпературного повітряного заряду в двигуні. Чисельно досліджувалася зміна температурного поля заряду під час стиснення з урахуванням вихрових потоків, що виникають при формуванні заряду в циліндрі двигуна на прикладі двигуна типу 6ТД. З аналізу температурного поля заряду виявлено наявність умов для надійного самозаймання палива у заряді під час його стиснення. Для формування двох шарів повітря, що мають різну температуру, за умов моделювання задавалося спочатку нагнітання холодного повітря в циліндр двигуна при температурі 253 K. Далі здійснювалось нагнітання підігрітого повітря при температурі 773 K. Об'ємна доля підігрітого повітря в заряді склала 10 %.За результатами моделювання виявлено, що при стисненні зберігається наявність шарів заряду з різними температурами. Підтверджено досягнення температури самозаймання палива в попередньо підігрітому шарі повітря при температурі впускного повітря – 20 °С.Отримані результати можуть бути використані для обґрунтування вимог до енергоефективних систем полегшення холодного пуску дизельних двигуні

Increasing Wear Resistance of Low-Carbon Steel by Anodic Plasma Electrolytic Sulfiding

The paper considers the problem of increasing the wear resistance of steel products. For the first time, the technology of anodic plasma electrolytic sulfiding is proposed to increase the wear resistance of low-carbon steel. The composition, structure, and frictional properties of modified surface layers after sulfiding have been studied. The type and mechanism of wear are determined. The influence of the sliding speed of the sample over the counter body on the friction and wear resistance of the samples after processing is analyzed. The possibility of saturation of low-carbon steel with sulfur in an electrolyte with sulfur compounds is shown. The iron sulfide FeS in the surface layer is found. It has been established that the thickness of the sulfide zone and the relative amount of FeS in it have a positive effect on reducing the coefficient of friction and mass wear. The greatest decrease in the friction coefficient by 5.5 times and weight wear by 64 times occurs after sulfiding at 500 °C for 10 min. It was found that the mechanism of wear of sulfided samples is fatigue wear during dry friction and plastic contact

Чисельне дослідження процесу стиснення турбулізованого двотемпературного повітряного заряду у дизельному двигуні

We have investigated the issue on improving energy efficiency of systems that facilitate the start of diesel engines by heating the air charge. The enhanced energy efficiency is based on the heating of part of the charge only. The result is the formed air charge in the engine cylinder, which consists of two layers of air with different temperatures.To substantiate the new method for facilitating the cold start of the multi-liter diesel engine, a numerical study into the compression of a different-temperature air charge in the engine was conducted. Using an engine of the type 6TD as an example, we have numerically studied a change in the temperature field of the charge at compression, taking into consideration the vortex flows that arise when a charge forms in the engine's cylinder. Based on an analysis of the temperature field in the charge, we have identified the existence of conditions for a reliable self-ignition of fuel in the charge at its compression. In order to form two layers of air with a different temperature, we first assigned, under conditions of modeling, the injecting of cold air into the engine's cylinder at a temperature of 253 K. Next, the heated air was injected at a temperature of 773 K. A volumetric fraction of the heated air in the charge was 10 %.Based on the simulation results, it was established that the existence of charge layers with different temperatures is retained at compression. We have confirmed that the temperature of the fuel auto-ignition in the pre-heated layer of air could be achieved at the intake air temperature of −20 °C.The results obtained could be applied to substantiate the requirements for the energy-efficient systems that facilitate a cold start of the diesel enginesИсследовалась проблема повышения энергоэффективности систем облегчения пуска дизельных двигателей за счет подогрева воздушного заряда. В основу повышения энергоэффективности заложен подогрев только части заряда. В результате в цилиндре двигателя образуется воздушный заряд, состоящий из двух слоев воздуха с разной температурой.Для обоснования нового метода облегчения холодного пуска многолитрового дизельного двигателя проведено численное исследование сжатия разнотемпературного воздушного заряда в двигателе. Численно исследовалось изменение температурного поля заряда при сжатии с учетом вихревых потоков, возникающих при формировании заряда в цилиндре двигателя на примере двигателя типа 6ТД. Из анализа температурного поля заряда выявлено наличие условий для надежного самовоспламенения топлива в заряде во время его сжатия. Для формирования двух слоев воздуха, имеющих разную температуру, в условиях моделирования задавалось сначала нагнетание холодного воздуха в цилиндр двигателя при температуре 253 K. Далее осуществлялось нагнетание подогретого воздуха при температуре 773 K. Объемная доля подогретого воздуха в заряде составила 10 %.По результатам моделирования установлено, что при сжатии сохраняется наличие слоев заряда с разными температурами. Подтверждено достижение температуры самовоспламенения топлива в предварительно подогретом слое воздуха при температуре впускного воздуха – 20 °С.Полученные результаты могут быть использованы для обоснования требований к энергоэффективным системам облегчения холодного пуска дизельных двигателейДосліджувалася проблема підвищення енергоефективності систем полегшення пуску дизельних двигунів за рахунок підігрівання повітряного заряду. В основу підвищення енергоефективності закладено підігрівання лише частини заряду. У результаті в циліндрі двигуна утворюється повітряний заряд, що складається з двох шарів повітря з різною температурою.Для обґрунтування нового методу полегшення холодного пуску багатолітрового дизельного двигуна проведено чисельне дослідження стиснення різнотемпературного повітряного заряду в двигуні. Чисельно досліджувалася зміна температурного поля заряду під час стиснення з урахуванням вихрових потоків, що виникають при формуванні заряду в циліндрі двигуна на прикладі двигуна типу 6ТД. З аналізу температурного поля заряду виявлено наявність умов для надійного самозаймання палива у заряді під час його стиснення. Для формування двох шарів повітря, що мають різну температуру, за умов моделювання задавалося спочатку нагнітання холодного повітря в циліндр двигуна при температурі 253 K. Далі здійснювалось нагнітання підігрітого повітря при температурі 773 K. Об'ємна доля підігрітого повітря в заряді склала 10 %.За результатами моделювання виявлено, що при стисненні зберігається наявність шарів заряду з різними температурами. Підтверджено досягнення температури самозаймання палива в попередньо підігрітому шарі повітря при температурі впускного повітря – 20 °С.Отримані результати можуть бути використані для обґрунтування вимог до енергоефективних систем полегшення холодного пуску дизельних двигуні