DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.11(42).1.236-2425
Вплив механічних втрат на потужність двигуна колісного транспортного засобу за умов деактивації циліндрів
Про авторів
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, ORCID ID: 0000-0003-0407-6435
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, ORCID ID: 0009-0009-2995-977X
Анотація
Запропоновано методику розрахунку механічних втрат у двигунах внутрішнього згоряння, яка дає змогу оцінити вплив кількості деактивованих циліндрів на ефективну потужність двигуна колісного транспортного засобу з точністю близько 10%. Ця методика дозволяє визначити втрати механічної потужності та коефіцієнт механічної ефективності за різних режимів роботи двигуна.
Встановлено, що при деактивації половини циліндрів двигуна номінальна потужність знижується до приблизно 35–40% від її повного значення. Розбіжність між експериментальними та розрахунковими значеннями коефіцієнта зміни потужності механічних втрат не перевищує 8%. Водночас відхилення між розрахунковими та експериментальними значеннями коефіцієнта навантаження двигуна за потужністю становить не більше 5%. Крім того, встановлено, що механічна ефективність збільшується до 7% при роботі двигуна на рівні навантаження 48%, що свідчить про підвищення ефективності використання енергії за умов часткового навантаження.
Також було зафіксовано, що зі збільшенням кількості деактивованих циліндрів зростає величина втрат механічної потужності, тоді як механічна ефективність двигуна знижується. Це зумовлено, передусім, перерозподілом внутрішніх механічних опорів у двигуні та нелінійним характером роботи сил тертя та паразитних втрат за умов часткового навантаження.
Виявлено чітку кореляцію між механічною ефективністю та ефективною потужністю двигуна. Зокрема, збільшення кількості деактивованих циліндрів (як факторної змінної) призводить до зростання механічних втрат (як результативної змінної) та зниження механічної ефективності. Отримані результати створюють теоретичну й практичну основу для оптимізації стратегій керування двигуном у змінних режимах навантаження та сприяють підвищенню загальної паливної ефективності й експлуатаційних характеристик колісних транспортних засобів.
Ключові слова
пасивна безпека, пневматичні гальма, системи регулювання та контролю тиску в шинах, системи самонакачування шин, аварійні ситуації, транспортний засіб.
Повний текст:
PDF
Посилання
1. Kutsiy, P. V. (2015). Polipshennya ekspluatatsiynikh pokaznikiv transportnikh zasobiv v neustalenikh rezhimakh optimizatsiyeyu sposobu rehulyuvannya dizeliv [Dis. kand. tekhn. nauk, NTU]. http://diser.ntu.edu.ua/Kutsyi_dis.pdf [in Ukrainian].
2. Volvo Group. (2020). Diesel engine load monitoring in agricultural tractors (Technical report). Volvo Group R&D.
3. Makarewicz, G., & Tomaszewski, F. (2021). Analysis of mechanical losses in tractor diesel engines under partial load. Journal of Mechanical Engineering, 67(3), 245–252.
4. Jankowski, R. (2022). Optimizing tractor engine efficiency under variable load conditions. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 24(4), 137–145. cigrjournal.org/index.php/Ejounral/article/view/7447.
5. European Commission. (2021). Best Available Techniques Reference Document for Energy Efficiency (BREF). JRC Science Hub. https://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/energy-efficiency.
6. International Energy Agency. (2023). Energy efficiency 2023: Energy efficiency indicators and trends [Report]. https://www.iea.org/reports/energy-efficiency-2023.
7. Popescu, A., & Vasile, A. (2019). Modern methods for estimation of mechanical losses in internal combustion engines. Romanian Journal of Automotive Engineering, 15(1), 29–36.
8. Molodan, A. (2021). Naukovi osnovy zabezpechennia nadiinosti i funktsionalnoi stabilitii kolisnykh mashyn v rezhymi vidkliuchennia chastyny tsylindriv [Doctoral dissertaition, KhNADU]. https://www.khadi.kharkov.ua/fileadmin/P_Vchena_rada/VR_64_059_02/dis_Molodan.pdf [in Ukrainian].
9. Zalewski, K. (2021). Condition monitoring of the piston-cylinder group in diesel engines using gas flow diagnostics. Mechanical Systems and Signal Processing, 151, Article 107356. doi.org/10.1016/j.ymssp.2020.107356.
10. Kwiatkowski, T., & Nowak, M. (2020). Study of diesel engine regulation through fuel injection bypass systems. Energy Conversion and Management, 213, Article 112785. doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112785.
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 : захист 06.11.2015 / наук. кер. А. Г. Говорун. Київ: НТУ, 2015. 206 с.
2. Volvo Group. Diesel engine load monitoring in agricultural tractors : technical report // Volvo Group R&D / Göteborg : Volvo Group, 2020. 35 p.
3. Makarewicz G., Tomaszewski F. Analysis of mechanical losses in tractor diesel engines under partial load. Journal of Mechanical Engineering. 2021. Vol. 67, No. 3. P. 245–252.
4. Jankowski R. Optimizing tractor engine efficiency under variable load conditions. Agricultural Engineering International. CIGR Journal. 2022. Vol. 24, No. 4. P. 137–145.
5. European Commission. Best Available Techniques Reference Document for Energy Efficiency (BREF) [Електронний ресурс] : reference document // European Commission, Joint Research Centre / Brussels : JRC Science Hub, 2021. Режим доступу: https://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/energy-efficiency
6. International Energy Agency (IEA). Energy Efficiency 2023: Energy Efficiency Indicators and Trends : report // International Energy Agency / Paris : IEA, 2023. URL: www.iea.org/reports/energy-efficiency-2023.
7. Popescu A., Vasile A. Modern methods for estimation of mechanical losses in internal combustion engines. Romanian Journal of Automotive Engineering. 2019. Vol. 15, No. 1. P. 29–36.
8. 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 : захист 12.05.2021 / наук. кер. О.С. Полянський. Харків: ХНАДУ, 2021. 387 с.
9. Zalewski K. Condition monitoring of the piston-cylinder group in diesel engines using gas flow diagnostics. Mechanical Systems and Signal Processing. 2021. Vol. 151. Article 107356.
10. Kwiatkowski T., Nowak M. Study of diesel engine regulation through fuel injection bypass systems // Energy Conversion and Management / 2020. Vol. 213. Article 112785.
Copyright (c) 2025 А. О. Молодан, О. С. Полянський, М. П. Артьомов, О. Ю. Пушкаренко
Вплив механічних втрат на потужність двигуна колісного транспортного засобу за умов деактивації циліндрів
Про авторів
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, ORCID ID: 0000-0003-0407-6435
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, ORCID ID: 0009-0009-2995-977X
Анотація
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
1. Kutsiy, P. V. (2015). Polipshennya ekspluatatsiynikh pokaznikiv transportnikh zasobiv v neustalenikh rezhimakh optimizatsiyeyu sposobu rehulyuvannya dizeliv [Dis. kand. tekhn. nauk, NTU]. http://diser.ntu.edu.ua/Kutsyi_dis.pdf [in Ukrainian].
2. Volvo Group. (2020). Diesel engine load monitoring in agricultural tractors (Technical report). Volvo Group R&D.
3. Makarewicz, G., & Tomaszewski, F. (2021). Analysis of mechanical losses in tractor diesel engines under partial load. Journal of Mechanical Engineering, 67(3), 245–252.
4. Jankowski, R. (2022). Optimizing tractor engine efficiency under variable load conditions. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 24(4), 137–145. cigrjournal.org/index.php/Ejounral/article/view/7447.
5. European Commission. (2021). Best Available Techniques Reference Document for Energy Efficiency (BREF). JRC Science Hub. https://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/energy-efficiency.
6. International Energy Agency. (2023). Energy efficiency 2023: Energy efficiency indicators and trends [Report]. https://www.iea.org/reports/energy-efficiency-2023.
7. Popescu, A., & Vasile, A. (2019). Modern methods for estimation of mechanical losses in internal combustion engines. Romanian Journal of Automotive Engineering, 15(1), 29–36.
8. Molodan, A. (2021). Naukovi osnovy zabezpechennia nadiinosti i funktsionalnoi stabilitii kolisnykh mashyn v rezhymi vidkliuchennia chastyny tsylindriv [Doctoral dissertaition, KhNADU]. https://www.khadi.kharkov.ua/fileadmin/P_Vchena_rada/VR_64_059_02/dis_Molodan.pdf [in Ukrainian].
9. Zalewski, K. (2021). Condition monitoring of the piston-cylinder group in diesel engines using gas flow diagnostics. Mechanical Systems and Signal Processing, 151, Article 107356. doi.org/10.1016/j.ymssp.2020.107356.
10. Kwiatkowski, T., & Nowak, M. (2020). Study of diesel engine regulation through fuel injection bypass systems. Energy Conversion and Management, 213, Article 112785. doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112785.
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 : захист 06.11.2015 / наук. кер. А. Г. Говорун. Київ: НТУ, 2015. 206 с.
2. Volvo Group. Diesel engine load monitoring in agricultural tractors : technical report // Volvo Group R&D / Göteborg : Volvo Group, 2020. 35 p.
3. Makarewicz G., Tomaszewski F. Analysis of mechanical losses in tractor diesel engines under partial load. Journal of Mechanical Engineering. 2021. Vol. 67, No. 3. P. 245–252.
4. Jankowski R. Optimizing tractor engine efficiency under variable load conditions. Agricultural Engineering International. CIGR Journal. 2022. Vol. 24, No. 4. P. 137–145.
5. European Commission. Best Available Techniques Reference Document for Energy Efficiency (BREF) [Електронний ресурс] : reference document // European Commission, Joint Research Centre / Brussels : JRC Science Hub, 2021. Режим доступу: https://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/energy-efficiency
6. International Energy Agency (IEA). Energy Efficiency 2023: Energy Efficiency Indicators and Trends : report // International Energy Agency / Paris : IEA, 2023. URL: www.iea.org/reports/energy-efficiency-2023.
7. Popescu A., Vasile A. Modern methods for estimation of mechanical losses in internal combustion engines. Romanian Journal of Automotive Engineering. 2019. Vol. 15, No. 1. P. 29–36.
8. 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 : захист 12.05.2021 / наук. кер. О.С. Полянський. Харків: ХНАДУ, 2021. 387 с.
9. Zalewski K. Condition monitoring of the piston-cylinder group in diesel engines using gas flow diagnostics. Mechanical Systems and Signal Processing. 2021. Vol. 151. Article 107356.
10. Kwiatkowski T., Nowak M. Study of diesel engine regulation through fuel injection bypass systems // Energy Conversion and Management / 2020. Vol. 213. Article 112785.
Copyright (c) 2025 А. О. Молодан, О. С. Полянський, М. П. Артьомов, О. Ю. Пушкаренко