Двигуни внутрішнього згоряння

ПЕРСПЕКТИВНІ НАПРЯМКИ ОРГАНІЗАЦІЇ ЦИРКУЛЯРНОЇ ЕКОНОМІКИ НА ЗАСАДАХ ЗАЛУЧЕННЯ ДВИГУНІВ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ

2025-09-16T08:34:41+03:00

Головний напрямок подальшого розвитку ДВЗ в умовах глобальної проблеми зміни клімату спирається на інтеграцію силових установок, які матимуть вуглецевий слід ще певний період часу, до циркулярної вуглецевої економіки з нульовим рівнем викидів вуглецю в повному життєвому циклі при інтенсивному впровадженні відновлюваних джерел енергії. В даній публікації проаналізовано існуючі глобальні тенденції, виклики і запропоновані перспективні шляхи відповідної трансформації. На прикладах статистичних даних, аналітичних звітів дослідницьких установ і відомостей щодо проєктів, в які відбуваються інвестиції, розглянуто три питання, на ефективне вирішення яких мають бути спрямовані зусилля фахівців. Вони полягають у пошуку можливих шляхів досягнення ефекту від комплексу узгоджених заходів циркулярної вуглецевої економіки, проблематиці використання відновлювальних джерел, генерації електричної енергії за допомогою яких властива добова та сезонна аперіодична циклічність, а також пошуку науково обґрунтованих напрямів подальшого розвитку ДВЗ в окреслених умовах. Показано, що використання ДВЗ в умовах циркулярної економіки слід розглядати як вуглецево-нейтральні незалежно від наявності чи відсутності вуглецевого сліду. Наголошено, що вилучення ДВЗ з використання ускладнює досягнення вуглецевої нейтральності. Вуглецеві біо- та синтетичні і безвуглецеві палива ДВЗ можна і потрібно розглядати як способи накопичення енергії від відновлювальних джерел енергії та переведення її у інші форми, придатні для ефективного зберігання, транспортування і використання. Розглянуто п’ять незалежних напрямів розвитку ДВЗ в умовах циркулярної економіки: заміни традиційного палива в існуючих ДВЗ на вуглецево-нейтральне, удосконалення конструкцій з метою підвищення їх економічності, застосування додаткових бортових систем і пристроїв, перехід на застосування безвуглецевих палив, мінімізацію викидів парникових газів протягом життєвого циклу ДВЗ. Доведено, що подальше удосконалення ДВЗ безпосередньо сприяє забезпеченню вимог сталого розвитку в умовах переходу до кліматично нейтрального господарювання.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ РЕЖИМУ РОБОТИ СУДНОВИХ МАЛООБЕРТОВИХ ДИЗЕЛІВ НА ДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНІЗМУ

2025-09-16T10:24:00+03:00

Дослідження працездатності підшипників кривошипно-шатунного механізму (КШМ) суднових малообертових двигунів (МОД) має за мету підвищити експлуатаційну надійність та скорочення експлуатаційних витрат суднової енергетичної установки. Сучасні економічні вимоги та екологічні обмеження емісії шкідливих речовин випускних газів суднових дизелів призвели до зміни умов протікання робочого процесу в їх циліндрах, що в поєднанні із застосуванням економічних швидкостей руху суден створюють нові умови навантаження підшипникових вузлів КШМ малообертових двигунів. Для створення сучасних систем моніторингу та діагностування працездатності підшипників КШМ і прогнозування їхнього ресурсу, необхідно розробити відповідні критерії для їх оцінювання. Для визначення показників, які характеризують умови навантаження підшипників КШМ МОД необхідно виконувати збір даних для моделювання робочого процесу в циліндрах двигуна та динамічні характеристики КШМ. Це надасть змогу проаналізувати поточні умови навантаженості підшипникового вузла і, за можливості, уникнути тривалого часу роботи. Проведено дослідження впливу протікання робочих процесів малообертового дизеля 8K90MC-C виробника MAN B&W, що працює за номінальною гвинтовою характеристикою, на умови навантаження підшипників крейцкопфного вузла. Також виконано аналіз обмежувальних характеристик головного двигуна із врахуванням обраного режиму проектної максимально тривалої потужності (SMCR). Наведено методику проведення динамічного розрахунку із використанням твердотільного моделювання масових характеристик шатуна. В якості критеріїв оцінки працездатності обрано характеристики сумарної сили, що діє на підшипник крейцкопфного вузла, середнє навантаження та характеристика підшипника p_m∙v_b. Надано оцінку ефективності застосування наведених показників та критерію p_m∙v_b. Вказано на доцільність використання критерію p_m∙v_b. для непрямого оцінювання теплового режиму навантаження підшипників. Наведено шляхи подальших досліджень в напрямку розробки методів та критеріїв оцінювання та прогнозування працездатності підшипникових вузлів МОД.

МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ ЕЛЕКТРОННОЇ ГАЗОРОЗПОДІЛЬНОЇ СИСТЕМИ ДЛЯ МАЛОПОТУЖНИХ ДВИГУНІВ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ

2025-09-16T10:44:52+03:00

Переважна більшість систем двигунів внутрішнього згоряння керуються електронними блоками управління. В подальшому, максимальна автоматизація двигунів повинна обов’язково включати повну самодіючу контрольованість газообміном в циліндрах. Інноваційною ідеєю конструкції газообмінного механізму вважається електромагнітний привід розподільчих клапанів. Такі новації активно досліджуються в автомобільних двигунах, але мало інформації про застосовуються для малопотужних двигунів внутрішнього згоряння, які є базовими для малої механізації, а в воєнний час, подекуди, мають подвійне призначення. Фізична модель, що розглядається авторами, передбачає, що на заміну розподільного валу відкриттям і закриттям клапанів керують дуже швидкі електромагнітні актуатори за командою електронного блока управління. Вхідна інформація до блоку надходить від сенсорів та датчиків, що відслідковують положення колінчастого валу, тиск у впускному колекторі, температуру двигуна та швидкість обертання колінчастого валу. На виході отримають інформацію для керування положенням впускного та випускного клапанів. Технологія дозволяє змінювати моменти відкриття та закриття клапанів відносно мертвих точок та робочих тактів двигуна, впливати на тривалості відкритого та закритого станів клапанів, варіювати час перекриття (одночасного відкритого стану) клапанів, здійснювати потактове зсування фаз тощо. Для процесу моделювання системи газообміну в малопотужних двигунах внутрішнього згорання з електронним керуванням клапанами використано мову програмування C#, за допомогою об'єктно-орієнтованого підходу. Результати роботи моделі, що представлена в статті, погоджуються з даними відкритих публікацій останнього часу. Дослідження виконано на макетних зразках, які створено дослідним підбором робочих параметрів. Системні вимоги до живлення електронного блока управління достатньо низькі – можливість працювати від електричної мережи 12 В. Дослідження продемонстрували, що привід досягає бажаної потужності та вимог до продуктивності.

МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯНОГО ФІЛЬТРА В МОТОРНИХ ЕКСПЕРИМЕНТАХ

2025-09-16T11:06:53+03:00

В публікації розглядається методика проведення моторних експериментів з дослідження впливу забруднення повітряних фільтрів впускної системи дизеля на економічні та екологічні показники двигуна. Методика дозволяє також відслідковувати в межах експлуатаційних режимів дизеля вплив змін коефіцієнта надлишку повітря на зазначені показники. В сучасних ДВЗ з електронними блоками керування управління процесами повітропостачання реалізується в автоматичному режимі. При цьому на основі закладеної в блок керування програми коригуються витрати як палива, так і повітряного заряду, розглядаються для розробки такої програми експлуатаційні режими двигуна, які визначаються в свою чергу типом ДВЗ, його призначенням, рівнем форсування та умовами експлуатації. При цьому основною метою залишається вибір оптимальних витрат як палива, так і повітря в залежності від експлуатаційного режиму. Зокрема витрати повітря, коефіцієнт надлишку повітря може коригуватися як в сторону збільшення на форсованих режимах для поліпшення процесів сумішоутворення, повноти згоряння палива, так і зі зменшенням на часткових режимах для зменшення насосних витрат і підвищення механічного ККД. Таким чином моделювання процесів забруднення повітряних фільтрів, обмеження витрати повітря через дизель можна розглядати в більш широкому плані, провівши певні експериментальні оцінки як для форсованих, так і часткових режимів навантаження. Запропонована експериментальна методика відзначається простотою і може використовуватися в навчальному процесі для закріплення відповідних теоретичних положень, зокрема з курсу «Експлуатація та ремонт ДВЗ».

ОСОБЛИВОСТІ ПРОЄКТУВАННЯ СИСТЕМ НАДДУВУ СУЧАСНИХ АВТОМОБІЛЬНИХ ДИЗЕЛІВ З УРАХУВАННЯМ ЗМІНИ ТИСКУ ПОВІТРЯНОГО ЗАРЯДУ ЗА ШВИДКІСНОЮ ХАРАКТЕРИСТИКОЮ

2025-09-16T08:51:18+03:00

У сучасному світовому дизелебудуванні значною мірою вичерпано можливості підвищення ефективності внутрішньоциліндрових робочих процесів автомобільних малолітражних дизелів. Водночас питання оптимізації роботи дизельних двигунів у всьому діапазоні експлуатаційних режимів – від частоти обертання холостого ходу до номінальної частоти обертання колінчастого валу – залишається недостатньо дослідженим. Український двигунобудівний потенціал, не зважаючи на відсутність масового серійного виробництва, має значні напрацювання в галузі дослідження режимів роботи таких дизелів, що включають розробку критеріїв формування зовнішньої швидкісної характеристики та інноваційний підхід до проєктування систем наддуву сучасних автомобільних дизелів. Запропонований підхід базується на швидкісній характеристиці тиску повітряного заряду та передбачає використання сукупності сучасних програмних засобів для вирішення задачі дослідження і розробку схеми підключення агрегатів системи наддуву. Розроблені рішення мають потенціал для впровадження на світовому ринку проєктування сучасних автомобільних дизелів та підвищення конкурентоспроможності вітчизняних розробок у цій галузі. Як приклад дієздатності запропонованого підходу на основі отриманої аналітичної залежності для вітчизняного автомобільного шестициліндрового малолітражного дизеля 6ДТНА1 (6ЧН 8,8/8,2) проведено оптимізацію та побудовано необхідні графіки залежностей показників оптимального середнього ефективного тиску та раціонального тиску наддуву від частоти обертання колінчастого валу на режимах зовнішньої швидкісної характеристики. На підставі цих залежностей для вітчизняного малолітражного дизеля 6ДТНА1 вибрана прогресивна система наддуву та розроблена пропонуєма схема підключення її агрегатів.

СТВОРЕННЯ ЦИФРОВОГО ДВІЙНИКА ЦИЛІНДРУ ДВОТАКТНОГО ДВИГУНА У ПАРАМЕТРИЧНОМУ ПРОСТОРІ СИСТЕМІ УПРАВЛІННЯ ЖИТТЄВИМ ЦИКЛОМ

2025-09-16T09:24:42+03:00

У статті розглянуто трансформацію підходів до використання систем управління життєвим циклом продукту (PLM) в контексті впровадження технологій Індустрії 4.0 з метою досягнення стратегічних цілей сталого розвитку. На прикладі створення цифрового простору для моделі циліндра двотактного двигуна представлено початковий етап інтеграції з платформою 3DEXPERIENCE, що ілюструє практичну реалізацію концепції цифрового двійника. Зазначено основні тенденції у напрямку подолання глобальних екологічних викликів, зокрема щодо зниження обсягів викидів вуглецю та зменшення споживання природних ресурсів, що виступають критично важливими завданнями на всіх етапах життєвого циклу продукції в автомобілебудуванні. Застосування сталих виробничих технологій розглядається, як ключова передумова забезпечення довгострокової стійкості галузі, шляхом об'єднання економічної ефективності з соціальною відповідальністю та екологічною безпечністю. У межах дослідження розроблено дорожню карту адаптації сучасних принципів проєктування та виготовлення литих деталей ДВЗ в контексті технологій Індустрії 4.0. Проведено порівняльний аналіз наявних PLM-систем, що охоплюють широкий спектр функціональних можливостей, кожне з яких має свої сильні сторони та обмеження. На підставі поглибленого оцінювання обґрунтовано вибір платформи 3DEXPERIENCE, яка забезпечує підтримку повного життєвого циклу продукту, включаючи інтеграцію цифрових інструментів проєктування, моделювання та управління виробничими процесами. Особливу увагу приділено функціональності платформи в частині організації децентралізованої співпраці завдяки хмарній інфраструктурі та централізованому управлінню даними. У рамках концепції цифрового двійника здійснено створення віртуального простору литої деталі циліндра двотактного двигуна, за допомогою якого забезпечується безперервний зв’язок між цифровою моделлю та реальними виробничими процесами. Розглянуто подальші кроки з модернізації використання інтегрованої цифрової моделі в межах PLM-системи, зокрема моделювання технологічних процесів, аналізу напружено-деформованого стану, а також впровадження інноваційних матеріалів із заданими фізико-механічними характеристиками. У висновках підкреслено перспективи створення високорівневих автономних цифрових двійників нового покоління, що поєднують можливості штучного інтелекту, вбудованих сенсорів і технологій аналітики великих даних, що дозволяє суттєво підвищити гнучкість, адаптивність та сталу ефективність виробничих систем у контексті Індустрії 4.0 з подальшою еволюцією до Індустрії 5.0.

КЕРУВАННЯ ПОДАЧЕЮ ПАЛИВА СИСТЕМОЮ АКУМУЛЯТОРНОГО ТИПУ З МЕТОЮ ЗМЕНШЕННЯ ВТРАТ НА ПРИВІД НАСОСА

2025-09-16T09:37:13+03:00

Відповідність сучасним екологічним стандартам та вимогам до паливної економічності є основними завданнями, що стоять перед виробниками дизельних двигунів. Для вирішення цих завдань вживаються заходи з інтенсифікації подачі палива та гнучкого управління її параметрів. Значною мірою виконання цих заходів забезпечують сучасні паливні системи (ПС) акумуляторного типу (системи Common Rail (CR)). Проте в такій ПС частина палива, що нагнітається паливним насосом високого тиску (ПНВТ) до акумулятора, є надмірною і скидається клапаном регулювання тиску до паливного бака. Відповідно частина механічної енергії, яку затрачено на привід ПНВТ, втрачається, що негативно позначається на ефективних та екологічних показниках двигуна. Особливо суттєвою є доля втрат на привід ПНВТ у малолітражних двигунах, що зумовлює необхідність вживати заходи щодо їх зменшення.

У статті наведено результати літературного огляду щодо рівня механічних втрат на привід паливного насоса високого тиску дизельного двигуна, способів регулювання ефективності ПНВТ на відповідних режимах роботи двигуна, а також обґрунтування необхідності керування подачею паливного насоса високого тиску, що входить до складу паливної системи акумуляторного типу, з метою зменшення механічних втрат на привід ПНВТ.

На основі проведеного аналізу зроблено висновок, що для зменшення втрат потужності на привід ПНВТ, а значить - підвищення механічного та ефективного ККД дизельного двигуна з акумуляторною паливною апаратурою, до складу останньої необхідно вводити пристрій, що забезпечує змінення подачі незалежно від частоти обертання вала насоса і тиску у акумуляторі. Подальший напрямок роботи пов’язаний з розробленням концепції конструкції ПНВТ, що дозволить зменшити механічні втрати дизеля на привід паливного насоса шляхом керування його подачею, а також розробкою математичних моделей, необхідних для опису та дослідження процесів у паливній системі двигуна.

ТЕХНОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ТА ЇХ ВПЛИВ НА ДОВГОВІЧНІСТЬ ЕЛЕМЕНТІВ ПАЛИВНОЇ СИСТЕМИ

2025-09-17T12:08:36+03:00

Проведено системний інженерно-науковий аналіз комплексного набору технологічних чинників, які безпосередньо визначають довговічність, працездатність та надійність елементів паливної апаратури дизельних двигунів внутрішнього згоряння. Основна увага зосереджена на отворах розпилювачів форсунок як критичних зонах, що функціонують в умовах значних температурних, гідродинамічних, механічних та хімічних навантажень. Проведено поглиблену оцінку впливу мікрогеометрії, шорсткості внутрішніх поверхонь, залишкових напружень, а також стану вхідних і вихідних кромок отворів на розвиток деградаційних процесів, зокрема кавітації, ерозії, коксування, втомного та термохімічного руйнування. Методологія дослідження базується на комплексному узагальненні сучасних теоретичних підходів, чисельного моделювання, експериментальних спостережень, а також аналізу реальних відмов обладнання. У роботі порівняно ефективність різних методів фінішної обробки: традиційних механічних (свердління, шліфування, притирання) і безконтактних (електроерозійна, електрохімічна, анодно-механічна). Доведено, що безконтактні технології забезпечують високу точність, зниження шорсткості (до Ra ≤ 0,02 мкм), стабільність геометрії та мінімізацію пошкоджень поверхні. Встановлено, що початкові дефекти, сформовані на ранніх стадіях виготовлення, не усуваються подальшими операціями та знижують надійність форсунки. Наведено кількісні дані про зміни діаметра отворів, коефіцієнта витікання пального, гідродинамічної стабільності та симетрії паливного факела в умовах реальної експлуатації. Сформульовано рекомендації щодо оптимізації технологічного маршруту обробки, вибору матеріалів, контролю мікрорельєфу та залишкових напружень. Запропоновані рішення можуть бути впроваджені в серійне виробництво з метою підвищення ресурсу, зниження частоти відмов і забезпечення довготривалої стабільності дизельної паливної апаратури. Представлені результати мають прикладну цінність для машинобудування, а підхід може бути адаптований до інших типів високонавантажених елементів.

МЕТОДИ ОЦІНКИ ЯКОСТІ ПАЛИВА ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ ДИЗЕЛЬНИХ СИСТЕМ ЖИВЛЕННЯ

2025-09-17T12:39:43+03:00

У статті проведено порівняльний аналіз сучасних лабораторних та бортових технологій контролю якості дизельного палива, що мають критичне значення для забезпечення стабільної роботи систем живлення типу Common Rail в умовах експлуатації. Актуальність дослідження зумовлена потребою підвищення надійності та екологічної безпеки дизельних двигунів на фоні зростаючих вимог до паливної економічності та адаптації до концепції Індустрії 5.0. Метою роботи є систематизація знань про існуючі методи оцінювання якості палива та обґрунтування перспектив використання бортових сенсорних систем як елементу превентивного обслуговування дизельних систем. Основними завданнями є: аналіз стандартних лабораторних методик визначення фізико-хімічних характеристик палива (цетанове число, густина, в’язкість, вміст сірки, FAME, води та ароматичних сполук), огляд існуючих технологій для інтеграції засобів діагностики безпосередньо на борту транспортного засобу, а також оцінка точності, надійності й доцільності таких технологій у практичному застосуванні. У роботі використано методи порівняльного аналізу літературних джерел, стандартів та патентної документації, а також методологію технічної експертизи конструкцій і принципів роботи сенсорних систем. Новизна підходу полягає у комплексному зіставленні можливостей традиційної лабораторної діагностики з результатами, які можуть надавати сучасні бортові сенсори на основі камертона, спектроскопії в ближній ІЧ-області, ультразвукових, MEMS- і діелектричних технологій. Результати дослідження свідчать, що більшість лабораторних методик забезпечують високу точність, але є ресурсозатратними, малопридатними до умов реального часу та не завжди інформативними для швидкого реагування систем керування двигуном. Водночас бортові сенсори продемонстрували здатність з достатньою достовірністю оцінювати ключові фізичні параметри пального — зокрема густину, в’язкість, діелектричну проникність і вміст FAME. Визначено, що найбільш перспективними є системи, що поєднують кілька сенсорних технологій із алгоритмами машинного навчання для побудови повного профілю палива. Встановлено, що саме такі гібридні рішення дадуть змогу адаптувати параметри роботи двигуна під зміни якості палива в реальному часі, знижуючи ризик поломок і зменшуючи токсичність викидів з відпрацьованими газами. У висновках зазначено, що перехід до розширеного використання бортових засобів моніторингу є логічним етапом у розвитку систем живлення дизелів. Рекомендовано активне дослідження та впровадження багатопараметричних сенсорів, що дадуть змогу реалізувати стратегії адаптивного керування двигуном і запобігання пошкодженням паливної апаратури. Запропоновано низку технічних напрямів удосконалення сенсорних систем: підвищення температурної стабільності, самоочищення поверхонь, розширення спектрального діапазону ІЧ-аналізу. Отримані результати можуть мати довгострокове значення в контексті екологізації дизельного транспорту та формування надійних інтелектуальних систем контролю якості палива в енергетичній галузі.

МЕТОДИКА СУМІСНОГО ВРАХУВАННЯ ВИКИДІВ ПАРІВ МОТОРНОГО ПАЛИВА ТА ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ ПРИ КРИТЕРІАЛЬНОМУ ОЦІНЮВАННІ РІВНЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ПОРШНЕВОГО ДВЗ ПОЖЕЖНОЇ ТА АВАРІЙНО-РЯТУВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ В УМОВАХ ЗБРОЙНОЇ АГРЕСІЇ

2025-09-17T10:30:57+03:00

У дослідженні, метою якого є удосконалення методики сумісного врахування викидів теплової енергії та парів моторного палива під час комплексного критеріального оцінювання рівня екологічної безпеки експлуатації електроустановок із поршневими ДВЗ, а саме одиниць пожежної та аварійно-рятувальної техніки, з урахуванням реалій функціонування підрозділів та інституцій ДСНС України в умовах збройної агресії, повоєнної відбудови критичної інфраструктури та економіки нашої країни. Об’єктом дослідження є рівень екологічної безпеки процесу експлуатації енергетичних установок з поршневими ДВЗ, зокрема одиниць пожежної та аварійно-рятувальної техніки підрозділів та інституцій ДСНС України, з урахуванням негативного техногенного впливу сумісного викиду теплової енергії та парів моторного палива в навколишнє середовище. Предметом дослідження є внесок у числові значення показників об'єкта дослідження сумісного викиду теплової енергії та парів моторного палива в навколишнє середовище. Наукова новизна результатів дослідження полягає в тому, що отримала подальшого розвитку методика сумісного врахування викидів теплової енергії та викидів парів моторного палива з паливного бака в навколишнє середовище від енергоустановок з поршневими ДВЗ, зокрема одиниць пожежної та аварійно-рятувальної техніки, у комплексному критеріальному оцінюванні показників рівня екологічної безпеки під час їх експлуатації. Практичне значення результатів дослідження полягає в тому, що отримані результати придатні для проведення кількісного та якісного оцінювання досліджуваних впливів і розробки на цій основі технічних рішень і організаційних заходів щодо їх зменшення або усунення шляхом розробки відповідної технології захисту навколишнього середовища з виконавчими пристроями на методологічній основі системи управління екологічною безпекою.

ОБГРУНТУВАННЯ ВИКОРИСТАННЯ СИНТЕЗОВАНИХ Е-ПАЛИВ У ТРАНСПОРТНИХ ДИЗЕЛЯХ

2025-09-17T11:51:53+03:00

В статті на основі закордонних джерел систематизовано та узагальнено результати досліджень останніх років щодо можливостей застосування синтезованих електронних палив (е-палив) на наземному транспортні для поетапного процесу декарбонізації галузі. Увага зосереджена на рідких е-паливах для транспортних дизелів. Дизелі як об’єкт досліджень залишаються актуальними для сьогодення України, бо забезпечують у складі транспортних засобів не тільки перевезення вантажів, а й мобільність оборонного сектора, технологічні процеси виробництва продовольства. Країни ЄС планують скоротити викиди парникових газів на 55 % до 2030 р. та досягти вуглецевої нейтральності до 2050 р. У цьому контексті е-палива стали перспективним рішенням для зменшення викидів парникових газів на транспорті. Класичне е-паливо синтезують з уловленого з повітря CO₂ та відновлюваного водню, який отримують електролізом води. Енергія для електролізу надходить від відновлюваних джерел вітрової, сонячної, геотермальної, припливної або гідро електроенергії. Головні переваги е-палив – це виробництво із відновлюваних джерел енергії та використання існуючої паливної інфраструктури з мінімальними змінами. Виробництво е-палив ще не доступне у великих масштабах. Його використання буде поступово зростати завдяки поетапному збільшенню їх концентрацій у сумішевих видах палива. Паралельно з цим на транспорті будуть впроваджуватися інші подібні вуглецево-нейтральні технології. Перший крок до вуглецево-нейтральних е-палив – це впровадження парафінових палив, отриманих з біосировини із залученням відновлюваних джерел енергії. Таке впровадження на транспортних дизелях забезпечує скорочення викидів CO₂, сажі та інших шкідливих викидів. Це проміжний етап, доки не буде масового виробництва суто синтетичних парафінових е-палив. Використання в дизелях синтезованих е-ефірів OMEx і DME, як низьковуглецевого палива, є можливим в короткостроковій та середньостроковій перспективі. Це другий крок до поширення вуглецево-нейтральних е-палив і технологій на транспорті. Перед впровадженням таких палив необхідні додаткові дослідження щодо сумісності їх з матеріалами дизеля. Україна має застарілий автопарк транспортних засобів, який не може бути миттєво замінений на новий, більш ефективний. Реалізація досліджень і розробок, які направлені на поетапне впровадження вуглецево-нейтральних е-палив на транспорті, повинні мінімізувати шкідливий вплив існуючого автотранспорту на навколишнє середовище.

ОСОБЛИВОСТІ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ЗГОРЯННЯ СИНТЕЗ-ГАЗУ В ПОРШНЕВИХ ДВИГУНАХ

2025-09-16T09:59:45+03:00

Метою роботи є аналіз особливостей робочого процесу у двигунах внутрішнього згоряння при використанні синтетичного газу зі значним вмістом водню. На теперішній час ефективне використання синтетичного газу дозволяє використати енергетичні ресурси спиртових палив та суттєво підвищити екологічні показники двигунів. Крім того, виробництво синтетичного газу на борту транспортного засобу певним чином дозволяє підвищити паливну економічність двигуна за рахунок використання енергії випускних газів. У статті розглянуто особливості процесу згоряння синтез-газу у робочому циліндрі двигуна внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням. Метою дослідження також є оцінка параметрів тепловиділення синтез-газу. Найбільш суттєвим результатом є отримання залежностей для визначення поточного значень показника характеру згоряння m і тривалості згоряння φ_z в моделі тепловиділення професора І. І. Вібе для двигунів з іскровим запалюванням, що працюють на синтез-газі з діапазоном зміни коефіцієнта надлишку повітря α (1,0...2,2) та варіюванням вмісту водню у складі палива 30...100 % за об'ємом. Встановлено змінність показника згоряння m (1.6…5.5) у напівемпіричній моделі тепловиділення професора І. І. Вібе, що у більшою мірою відповідає реальному закону тепловиділення при експериментальних дослідженнях. Запропоновані залежності для визначення m і φ_z дозволяють врахувати особливості процесу згоряння синтез-газу в двигунах з іскровим запаленням і тим самим значно підвищити точність визначення індикаторного тиску в робочому циліндрі (відносна середньоквадратична похибка не перевищує 4,5%). Виконані дослідження та математичне моделювання різних типорозмірів двигунів дозволили встановити можливий діапазон зміни показника характеру згоряння m моделі професора І. І. Вібе, який становить 1,6…5,5. Отримані результати досліджень можуть бути використані при проектуванні та конструюванні нових двигунів з іскровим запалюванням, що працюють на альтернативному паливі, або конвертації вже існуючих, а також для уточнення математичної моделі процесу згоряння.