DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.8(39).2.150-158
Зміна потужності та витрати палива при частковому відключенні циліндрів двигуна в колісному транспортному засобі
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
М.П. Артьомов, професор, доктор технічних наук, Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна, e-mail: artiomovprof@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-2947-2664
О.Ю. Пушкаренко, аспірант, Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна, e-mail: oleggranit10011987@ukr.net?
Анотація
Наведена методика розрахунку дозволяє оцінити вплив відключених циліндрів на потужність двигуна, загальну ефективність та витрату палива. Дослідження показало, що відключення циліндрів призводить до пропорційного зниження потужності двигуна. Це означає, що потужність двигуна потужністю 154,5 кВт знижується до 113,4 кВт з двома відключеними циліндрами і падає до 70,3 кВт при відключенні чотирьох циліндрів. Зменшення споживання палива особливо помітне на холостому ходу - на 27% після відключення половини циліндрів. Однак паливна ефективність знижується зі збільшенням навантаження на двигун, поки не досягає нуля при коефіцієнті завантаження двигуна. Розбіжності між експериментальними та розрахунковими даними по витраті палива та потужності мінімальні і становлять близько 7-8% при максимальному навантаженні. Дизельні двигуни мають потенціал для підвищення ефективності за рахунок відключення певних циліндрів, але фактична економія палива залежить від декількох факторів, включаючи кількість активних циліндрів, конфігурацію двигуна, навантаження і механічні втрати, що виникають у відключених циліндрах.
Розроблено вдосконалений метод аналізу додаткових енергетичних втрат у двигуні, спричинених впливом вимушених і власних коливань моторно-трансмісійних систем колісних транспортних засобів. Використано функцію Меандра в контексті гармонійного моменту та ряди Фур'є. Запроваджено метод визначення потужності механічних втрат та енергії на насосні ходи, що враховує зміни температурного режиму у відключених циліндрах двигуна за підвищеної нерівномірності крутного моменту. Визначено допустиму кількість відключених циліндрів, що враховує вплив на потужність і надійність роботи колісних машин. Представлено метод оцінювання надійності базових деталей двигуна в контексті збільшення нерівномірності крутного моменту при відключенні частини циліндрів.
Ключові слова
ефективна потужність двигуна, зміна потужності, двигун, колісний транспортний засіб, відключення циліндрів, витрата палива
Повний текст:
PDF
Посилання
1. Vinoth, B. & Univ, A. (2005). Technology for Cylinder Deactivation. Society of Automobile Engineers (SAE). College of Engineering, Guindy, Anna University, Technical paper number: 2005-01-0077. P. 6 https://doi.org/10.4271/2005-01-0077 [in English].
2. Cylinder cutout with sequential turbocharging gives 50 percent power increase. (1982). II Modern power system. Vol. 11, No. 3, P. 40-43 [in English].
3. Leone, T. G., & Pozar, M. (2001). Fuel economy benefit of cylinder deactivation - sensitivity to vehicle application and operating constraints. SAE Technical Paper. The article 2001-01-3591. https://doi.org/10.4271/2001-01-3591 [in English].
4. 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. http://diser.ntu.edu.ua/Kutsyi_dis.pdf [in Ukrainian].
5. 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, Vol. 1, No. 27, P. 132-137 [in English].
6. 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 https://www.khadi.kharkov.ua/fileadmin/P_Vchena_rada/VR_64_059_02/dis_Molodan.pdf [in Ukrainian].
7. 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].
8. New Methods and Systems for Monitoring the Functional Stability Parameters of Wheel Machines Power Units (2020) / Podrigalo M. et al. SAE Technical Pape. The article 2020-01-2014. https://doi.org/10.4271/2020-01-2014 [in English].
9. Polyanskii, A., Molodan, A., & Potapov, M. (2019). Influence on the engine power and flow fuel of the wheel car of the cylinder parts disconnection. Transport, ekolohyia – ustoichyvo razvytye: Сборник доклади XXV научно –техническа конференция с междунароно участие, 16-18 Май 2019. Варна: Технически университет, Vol. 1, No. 26, P. 160-165 [in English].
10. Molodan, A. (2019). Vyznachennia potuzhnosti ta roboty dvyhuna v protsesi rozghonu kolisnoi mashyny [Determination of engine power and operation in the process of acceleration of a wheeled machine]. 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, 201, 202–208 [in Ukrainian].
Пристатейна бібліографія ГОСТ
1. Vinoth B., Univ A. Technology for Cylinder Deactivation. Society of Automobile Engineers (SAE). College of Engineering, Guindy, Anna University, 2005. Technical paper number: 2005-01-0077. P. 6. https://doi.org/10.4271/2005-01-0077
2. Cylinder cutout with sequential turbocharging gives 50 percent power increase. II Modern power system. 1982., Vol. 11, No. 3. P. 40-43.
3. Leone T. G., Pozar M. Fuel economy benefit of cylinder deactivation - sensitivity to vehicle application and operating constraints. SAE Technical Paper. The article 2001-01-3591.
4. 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
5. 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. С. 132-137.
6. 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
7. 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.
8. New Methods and Systems for Monitoring the Functional Stability Parameters of Wheel Machines Power Units / Podrigalo M. et al. SAE Technical Pape. The article 2020-01-2014. . https://doi.org/10.4271/2020-01-2014
9. Polyanskii A., Molodan A., Potapov M. Influence on the engine power and flow fuelof the wheel car of the cylinder parts disconnection. Транспорт, екология – устойчиво развитие: Сборник доклади XXV научно –техническа конференция с междунароно участие, 16-18 Май 2019. Варна: Технически университет, 2019. Vol. 1, No. 26. P. 160-165.
10. Молодан А. О. Визначення потужності та роботи двигуна в процесі розгону колісної машини. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Технічні науки. 2019. Вип. 201. С. 202-208.
Copyright (c) 2023 А.О. Молодан, О.С. Полянський, Є.О. Дубінін, М.П. Артьомов, О.Ю. Пушкаренко
Зміна потужності та витрати палива при частковому відключенні циліндрів двигуна в колісному транспортному засобі
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
М.П. Артьомов, професор, доктор технічних наук, Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна, e-mail: artiomovprof@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-2947-2664
О.Ю. Пушкаренко, аспірант, Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна, e-mail: oleggranit10011987@ukr.net?
Анотація
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
1. Vinoth, B. & Univ, A. (2005). Technology for Cylinder Deactivation. Society of Automobile Engineers (SAE). College of Engineering, Guindy, Anna University, Technical paper number: 2005-01-0077. P. 6 https://doi.org/10.4271/2005-01-0077 [in English].
2. Cylinder cutout with sequential turbocharging gives 50 percent power increase. (1982). II Modern power system. Vol. 11, No. 3, P. 40-43 [in English].
3. Leone, T. G., & Pozar, M. (2001). Fuel economy benefit of cylinder deactivation - sensitivity to vehicle application and operating constraints. SAE Technical Paper. The article 2001-01-3591. https://doi.org/10.4271/2001-01-3591 [in English].
4. 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. http://diser.ntu.edu.ua/Kutsyi_dis.pdf [in Ukrainian].
5. 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, Vol. 1, No. 27, P. 132-137 [in English].
6. 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 https://www.khadi.kharkov.ua/fileadmin/P_Vchena_rada/VR_64_059_02/dis_Molodan.pdf [in Ukrainian].
7. 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].
8. New Methods and Systems for Monitoring the Functional Stability Parameters of Wheel Machines Power Units (2020) / Podrigalo M. et al. SAE Technical Pape. The article 2020-01-2014. https://doi.org/10.4271/2020-01-2014 [in English].
9. Polyanskii, A., Molodan, A., & Potapov, M. (2019). Influence on the engine power and flow fuel of the wheel car of the cylinder parts disconnection. Transport, ekolohyia – ustoichyvo razvytye: Сборник доклади XXV научно –техническа конференция с междунароно участие, 16-18 Май 2019. Варна: Технически университет, Vol. 1, No. 26, P. 160-165 [in English].
10. Molodan, A. (2019). Vyznachennia potuzhnosti ta roboty dvyhuna v protsesi rozghonu kolisnoi mashyny [Determination of engine power and operation in the process of acceleration of a wheeled machine]. 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, 201, 202–208 [in Ukrainian].
Пристатейна бібліографія ГОСТ
1. Vinoth B., Univ A. Technology for Cylinder Deactivation. Society of Automobile Engineers (SAE). College of Engineering, Guindy, Anna University, 2005. Technical paper number: 2005-01-0077. P. 6. https://doi.org/10.4271/2005-01-0077
2. Cylinder cutout with sequential turbocharging gives 50 percent power increase. II Modern power system. 1982., Vol. 11, No. 3. P. 40-43.
3. Leone T. G., Pozar M. Fuel economy benefit of cylinder deactivation - sensitivity to vehicle application and operating constraints. SAE Technical Paper. The article 2001-01-3591.
4. 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
5. 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. С. 132-137.
6. 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
7. 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.
8. New Methods and Systems for Monitoring the Functional Stability Parameters of Wheel Machines Power Units / Podrigalo M. et al. SAE Technical Pape. The article 2020-01-2014. . https://doi.org/10.4271/2020-01-2014
9. Polyanskii A., Molodan A., Potapov M. Influence on the engine power and flow fuelof the wheel car of the cylinder parts disconnection. Транспорт, екология – устойчиво развитие: Сборник доклади XXV научно –техническа конференция с междунароно участие, 16-18 Май 2019. Варна: Технически университет, 2019. Vol. 1, No. 26. P. 160-165.
10. Молодан А. О. Визначення потужності та роботи двигуна в процесі розгону колісної машини. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Технічні науки. 2019. Вип. 201. С. 202-208.
Copyright (c) 2023 А.О. Молодан, О.С. Полянський, Є.О. Дубінін, М.П. Артьомов, О.Ю. Пушкаренко