DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.8(39).2.144-149
Теоретичні розрахунки відносної додаткової витрати палива при відключенні циліндра
Об авторах
А.О. Молодан, професор, доктор технічних наук, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна, e-mail: tmirm@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-0017-740X
О.С. Полянський, професор, доктор технічних наук, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна, e-mail:khadi.pas@gmail.com
Є.О. Дубінін, професор, доктор технічних наук, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна, e-mail:dubinin-rmn@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-6176-7358
О.В. Соколовський, аспірант, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна, e-mail:oleh.sokolovskyi@nure.ua
М.В. Краснокутський, аспірант, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна, e-mail:simson1988@ukr.net, ORCID ID: 0009-0002-0132-4245
Анотація
У статті обговорюються переваги відключення циліндрів двигуна для ефективного використання його потужності. Збільшення циклічної подачі палива в робочі циліндри покращує процес згоряння і підвищує середній індикаторний тиск. Однак, коли циліндри відключаються, індикаторна потужність двигуна, частота обертання колінчастого валу та крутний момент знижуються. Необхідність підвищення ефективності в широкому діапазоні швидкостей і навантажень призвела до пошуку нових технічних рішень і розвитку існуючих. Деактивація циліндрів дозволяє циліндрам, що залишилися, працювати більш ефективно, збільшуючи їх навантаження і ККД. Цей підхід викликав інтерес з точки зору покращення економічних показників двигунів, зокрема автомобільних, на режимах холостого ходу та часткового навантаження. У тексті також представлено метод розрахунку відносної додаткової витрати палива при відключенні циліндрів у багатоциліндрових двигунах. Загалом, основна увага приділяється покращенню паливної економічності, зниженню токсичності вихлопних газів та покращенню експлуатаційних характеристик двигуна.
Розроблено метод ефективної деактивації циліндрів у багатоциліндрових двигунах, що базується на залежності індикаторного ККД від зміни навантаження. Досліджено вплив деактивації циліндрів на механічні втрати та механічний ККД при зниженні навантаження зі 100% до 30%. Встановлено, що за 30% навантаження можливе використання тільки двох циліндрів чотирициліндрового двигуна, що призводить до зниження механічних втрат і поліпшення ККД. Запропоновано метод визначення відносної додаткової витрати палива при деактивації циліндрів. Відключені циліндри не подають повітря у випускний колектор, що знижує насосні втрати і створює менший опір під час кочення, що в підсумку призводить до скорочення витрати палива до 25%, особливо помітного під час руху в міських умовах.
Ключові слова
автомобіль, відключені циліндри, економія палива, нерівномірність роботи двигуна, динаміка
Повний текст:
PDF
Посилання
1. Kutsiy, P. V. (2015). Polipshennia ekspluatatsijnykh pokaznykiv transportnykh zasobiv v neustalenykh rezhymakh optymizatsiieiu sposobu rehuliuvannia dyzeliv [Improvement of operational indicators of vehicles in unstable modes by optimizing the method of regulating diesel engines]. Candidate’s thesis [in Ukrainian]. http://diser.ntu.edu.ua/Kutsyi_dis.pdf
2. Molodan, A. O. (2016). Ekonomiia palyva za rakhunok vyznachennia ratsional'noho vidkliuchennia tsylindriv v dvyhuni [Fuel savings due to the determination of the rational shutdown of cylinders in the engine]. The latest technologies in the automotive industry, transport and in the training of specialists: naukovi pratsi mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi ta naukovo-metodychnoi konferentsii prysviachenoi 85-richchiu kafedry avtomobiliv ta 100-richchiu z Dnia narodzhennia profesora A.B. Hredeskula – scientific works of the international scientific-practical and scientific-methodological conference dedicated to the 85th anniversary of the automobile department and the 100th anniversary of the birthday of professor A.B. Gredeskula (с. 149–150) [in Ukrainian].
3. Molodan, A. O., Polyanskyi, O. S., & Potapov, M. M. (2018). Change of power and mechanical losses of a wheel vehicle engine with cylinders cutout. MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture, Vol.20, Issue 1, P. 99-103 [in English].
4. Molodan, A. O., Polyanskyi, O. S., & Potapov, M. M. (2020). Cause and investigative failure analysis in nominal engine operation and partial disabling of cylinders. Транспорт, екология – устойчиво развитие. Сборник доклади XXVI научно –техническа конференция с междунароно участие, 8-10 Октомври 2020. Варна: Технически университет, 2020. Vol. 1, No.. 27. P. 132-137 [in English].
5. Molodan, A. (2021). Naukovi osnovy zabezpechennia nadijnosti i funktsional'noi stabil'nosti kolisnykh mashyn v rezhymi vidkliuchennia chastyny tsylindriv [Scientific bases of ensuring the reliability and functional stability of wheeled machines in the mode of disconnection of part of the cylinders]. Doctor’s thesis [in Ukrainian]. https://www.khadi.kharkov.ua/fileadmin/P_Vchena_rada/VR_64_059_02/dis_Molodan.pdf
6. Bazhynov, O., Smyrnov, O., & Sierikov, S. (2011). Synerhetychnyj avtomobil. Teoriia i praktyka. [Synergistic car. Theory and practice]. Kharkiv: KhNADU [in Ukrainian].
7. Kaidalov, R. (2016). Doslidzhennia mozhlyvosti znyzhennia enerhetychnykh vtrat avtomobilia pry vykorystanni hibrydnoho elektromekhanichnoho pryvodu veduchykh kolis [Research on the possibility of reducing the car's energy losses when using a hybrid electromechanical drive of the driving wheels]. Systemy obrobky informatsii – Information processing systems, 9(146), 13-17 [in Ukrainian].
8. Molodan, A. O., Polyanskyi, O. S., & Potapov, M. M. (2018). New approach to technical maintenance and repair of autotractor technics. Транспорт, екология – устойчиво развитие. Сборник доклади XXIV научно-техническа конференция с международно участие, 14-16 Юни 2018. Варна: Технически университет, № 25. P. 109-115 [in English].
9. Molodan, A. O. (2019). Pidvyschennia enerhetychnoi efektyvnosti kolisnykh mashyn metodom vidkliuchennia tsylindriv v avtotraktornomu dvyhuni [Increasing the energy efficiency of wheeled vehicles by the method of turning off the cylinders in the tractor engine]. Visnyk mashynobuduvannia ta transportu – Herald of mechanical engineering and transport, 2(10), 48-53 [in Ukrainian].
10. Molodan, A. O. (2019). Diahnostuvannia potuzhnosti okremykh tsylindriv avtotraktornykh dvyhuniv metodom ikh vidkliuchennia [Diagnostics of the power of individual cylinders of tractor engines by the method of their disconnection]. Visnyk Kharkivs'koho natsional'noho tekhnichnoho universytetu sil's'koho hospodarstva imeni Petra Vasylenka. Tekhnichni nauky – Bulletin of the Petro Vasylenko Kharkiv National Technical University of Agriculture. Technical sciences, 198, 130-136 [in Ukrainian].
Пристатейна бібліографія ГОСТ
1. Куций П. В. Поліпшення експлуатаційних показників транспортних засобів в неусталених режимах оптимізацією способу регулювання дизелів : дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : 05.22.20 / НТУ. Київ, 2015. 206 с. http://diser.ntu.edu.ua/Kutsyi_dis.pdf
2. Молодан А. О. Економія палива за рахунок визначення раціонального відключення циліндрів в двигуні. Новітні технології в автомобілебудуванні, транспорті і при підготовці фахівців: наукові праці міжнародної науково-практичної та науково-методичної конференції присвяченої 85-річчю кафедри автомобілів та 100-річчю з Дня народження професора А.Б. Гредескула, 20-21 жовтня 2016 р. Харків : ХНАДУ, 2016. С. 149-150.
3. Molodan A. , Polyanskyi O. , Potapov M. Change of power and mechanical losses of a wheel vehicle engine with cylinders cutout. MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. 2018. Vol.20. Issue 1, P. 99-103.
4. Molodan A., Polyanskii A., Potapov N. Cause and investigative failure analysis in nominal engine operation and partial disabling of cylinders. Транспорт, екология – устойчиво развитие. Сборник доклади XXVI научно –техническа конференция с междунароно участие, 8-10 Октомври 2020. Варна: Технически университет, 2020. Vol. 1, No.. 27. P. 132-137.
5. Молодан А. О. Наукові основи забезпечення надійності і функціональної стабільності колісних машин в режимі відключення частини циліндрів : дис. на здобуття наук. ступеня д-р техн. наук : 05.22.20 / ХНАДУ: Харків, 2021. 387 с. https://www.khadi.kharkov.ua/fileadmin/P_Vchena_rada/VR_64_059_02/dis_Molodan.pdf
6. Бажинов О. В., Смирнов О. П., Сєріков С. А. Синергетичний автомобіль. Теорія і практика. Харків: ХНАДУ, 2011. 236 с.
7. Кайдалов Р. О. Дослідження можливості зниження енергетичних втрат автомобіля при використанні гібридного електромеханічного приводу ведучих коліс. Системи обробки інформації. 2016. Вип. 9 (146). С. 13-17.
8. Polyanskii A., Molodan A., Potapov M. New approach to technical maintenance and repair of autotractor technics . Транспорт, екология – устойчиво развитие. Сборник доклади XXIV научно-техническа конференция с международно участие, 14-16 Юни 2018. Варна: Технически университет, 2018. № 25. P. 109-115.
9. Молодан А. О. Підвищення енергетичної ефективності колісних машин методом відключення циліндрів в автотракторному двигуні. Вісник машинобудування та транспорту. 2019. №2(10). С. 48-53.
10. Молодан А. О. Діагностування потужності окремих циліндрів автотракторних двигунів методом їх відключення . Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Технічні науки. 2019. № 198. С. 130-136.
Copyright (c) 2023 А.О. Молодан, О.С. Полянський, Є.О. Дубінін, О.В. Соколовський, М.В. Краснокутський
Теоретичні розрахунки відносної додаткової витрати палива при відключенні циліндра
Об авторах
А.О. Молодан, професор, доктор технічних наук, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна, e-mail: tmirm@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-0017-740X
О.С. Полянський, професор, доктор технічних наук, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна, e-mail:khadi.pas@gmail.com
Є.О. Дубінін, професор, доктор технічних наук, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна, e-mail:dubinin-rmn@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-6176-7358
О.В. Соколовський, аспірант, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна, e-mail:oleh.sokolovskyi@nure.ua
М.В. Краснокутський, аспірант, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна, e-mail:simson1988@ukr.net, ORCID ID: 0009-0002-0132-4245
Анотація
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
1. Kutsiy, P. V. (2015). Polipshennia ekspluatatsijnykh pokaznykiv transportnykh zasobiv v neustalenykh rezhymakh optymizatsiieiu sposobu rehuliuvannia dyzeliv [Improvement of operational indicators of vehicles in unstable modes by optimizing the method of regulating diesel engines]. Candidate’s thesis [in Ukrainian]. http://diser.ntu.edu.ua/Kutsyi_dis.pdf
2. Molodan, A. O. (2016). Ekonomiia palyva za rakhunok vyznachennia ratsional'noho vidkliuchennia tsylindriv v dvyhuni [Fuel savings due to the determination of the rational shutdown of cylinders in the engine]. The latest technologies in the automotive industry, transport and in the training of specialists: naukovi pratsi mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi ta naukovo-metodychnoi konferentsii prysviachenoi 85-richchiu kafedry avtomobiliv ta 100-richchiu z Dnia narodzhennia profesora A.B. Hredeskula – scientific works of the international scientific-practical and scientific-methodological conference dedicated to the 85th anniversary of the automobile department and the 100th anniversary of the birthday of professor A.B. Gredeskula (с. 149–150) [in Ukrainian].
3. Molodan, A. O., Polyanskyi, O. S., & Potapov, M. M. (2018). Change of power and mechanical losses of a wheel vehicle engine with cylinders cutout. MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture, Vol.20, Issue 1, P. 99-103 [in English].
4. Molodan, A. O., Polyanskyi, O. S., & Potapov, M. M. (2020). Cause and investigative failure analysis in nominal engine operation and partial disabling of cylinders. Транспорт, екология – устойчиво развитие. Сборник доклади XXVI научно –техническа конференция с междунароно участие, 8-10 Октомври 2020. Варна: Технически университет, 2020. Vol. 1, No.. 27. P. 132-137 [in English].
5. Molodan, A. (2021). Naukovi osnovy zabezpechennia nadijnosti i funktsional'noi stabil'nosti kolisnykh mashyn v rezhymi vidkliuchennia chastyny tsylindriv [Scientific bases of ensuring the reliability and functional stability of wheeled machines in the mode of disconnection of part of the cylinders]. Doctor’s thesis [in Ukrainian]. https://www.khadi.kharkov.ua/fileadmin/P_Vchena_rada/VR_64_059_02/dis_Molodan.pdf
6. Bazhynov, O., Smyrnov, O., & Sierikov, S. (2011). Synerhetychnyj avtomobil. Teoriia i praktyka. [Synergistic car. Theory and practice]. Kharkiv: KhNADU [in Ukrainian].
7. Kaidalov, R. (2016). Doslidzhennia mozhlyvosti znyzhennia enerhetychnykh vtrat avtomobilia pry vykorystanni hibrydnoho elektromekhanichnoho pryvodu veduchykh kolis [Research on the possibility of reducing the car's energy losses when using a hybrid electromechanical drive of the driving wheels]. Systemy obrobky informatsii – Information processing systems, 9(146), 13-17 [in Ukrainian].
8. Molodan, A. O., Polyanskyi, O. S., & Potapov, M. M. (2018). New approach to technical maintenance and repair of autotractor technics. Транспорт, екология – устойчиво развитие. Сборник доклади XXIV научно-техническа конференция с международно участие, 14-16 Юни 2018. Варна: Технически университет, № 25. P. 109-115 [in English].
9. Molodan, A. O. (2019). Pidvyschennia enerhetychnoi efektyvnosti kolisnykh mashyn metodom vidkliuchennia tsylindriv v avtotraktornomu dvyhuni [Increasing the energy efficiency of wheeled vehicles by the method of turning off the cylinders in the tractor engine]. Visnyk mashynobuduvannia ta transportu – Herald of mechanical engineering and transport, 2(10), 48-53 [in Ukrainian].
10. Molodan, A. O. (2019). Diahnostuvannia potuzhnosti okremykh tsylindriv avtotraktornykh dvyhuniv metodom ikh vidkliuchennia [Diagnostics of the power of individual cylinders of tractor engines by the method of their disconnection]. Visnyk Kharkivs'koho natsional'noho tekhnichnoho universytetu sil's'koho hospodarstva imeni Petra Vasylenka. Tekhnichni nauky – Bulletin of the Petro Vasylenko Kharkiv National Technical University of Agriculture. Technical sciences, 198, 130-136 [in Ukrainian].
Пристатейна бібліографія ГОСТ
1. Куций П. В. Поліпшення експлуатаційних показників транспортних засобів в неусталених режимах оптимізацією способу регулювання дизелів : дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : 05.22.20 / НТУ. Київ, 2015. 206 с. http://diser.ntu.edu.ua/Kutsyi_dis.pdf
2. Молодан А. О. Економія палива за рахунок визначення раціонального відключення циліндрів в двигуні. Новітні технології в автомобілебудуванні, транспорті і при підготовці фахівців: наукові праці міжнародної науково-практичної та науково-методичної конференції присвяченої 85-річчю кафедри автомобілів та 100-річчю з Дня народження професора А.Б. Гредескула, 20-21 жовтня 2016 р. Харків : ХНАДУ, 2016. С. 149-150.
3. Molodan A. , Polyanskyi O. , Potapov M. Change of power and mechanical losses of a wheel vehicle engine with cylinders cutout. MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. 2018. Vol.20. Issue 1, P. 99-103.
4. Molodan A., Polyanskii A., Potapov N. Cause and investigative failure analysis in nominal engine operation and partial disabling of cylinders. Транспорт, екология – устойчиво развитие. Сборник доклади XXVI научно –техническа конференция с междунароно участие, 8-10 Октомври 2020. Варна: Технически университет, 2020. Vol. 1, No.. 27. P. 132-137.
5. Молодан А. О. Наукові основи забезпечення надійності і функціональної стабільності колісних машин в режимі відключення частини циліндрів : дис. на здобуття наук. ступеня д-р техн. наук : 05.22.20 / ХНАДУ: Харків, 2021. 387 с. https://www.khadi.kharkov.ua/fileadmin/P_Vchena_rada/VR_64_059_02/dis_Molodan.pdf
6. Бажинов О. В., Смирнов О. П., Сєріков С. А. Синергетичний автомобіль. Теорія і практика. Харків: ХНАДУ, 2011. 236 с.
7. Кайдалов Р. О. Дослідження можливості зниження енергетичних втрат автомобіля при використанні гібридного електромеханічного приводу ведучих коліс. Системи обробки інформації. 2016. Вип. 9 (146). С. 13-17.
8. Polyanskii A., Molodan A., Potapov M. New approach to technical maintenance and repair of autotractor technics . Транспорт, екология – устойчиво развитие. Сборник доклади XXIV научно-техническа конференция с международно участие, 14-16 Юни 2018. Варна: Технически университет, 2018. № 25. P. 109-115.
9. Молодан А. О. Підвищення енергетичної ефективності колісних машин методом відключення циліндрів в автотракторному двигуні. Вісник машинобудування та транспорту. 2019. №2(10). С. 48-53.
10. Молодан А. О. Діагностування потужності окремих циліндрів автотракторних двигунів методом їх відключення . Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Технічні науки. 2019. № 198. С. 130-136.
Copyright (c) 2023 А.О. Молодан, О.С. Полянський, Є.О. Дубінін, О.В. Соколовський, М.В. Краснокутський