Автомобільний транспорт виконує важливу роль у функціонуванні та розвитку економіки будь-якої країни. В Україні автомобільний транспорт забезпечує більше ніж половину обсягу пасажирських перевезень і три чверті вантажних перевезень. Перспективним напрямом розвитку є використання електромобілів і гібридних автомобілів у транспортній логістиці. Крім того, це сприяє розвитку технологій виробництва акумуляторних батарей, складових частин гібридних енергоустановок, рециклінгу та транспортної інфраструктури країни загалом. Сучасна гібридизація транспортних засобів поєднує переваги традиційного двигуна внутрішнього згорання (ДВЗ) та електричного приводу, а ефективність гібридних енергоустановок можна розглядати у конструктивному та термодинамічному напрямах. Конструктивний напрям потребує розроблення нових матеріалів та технологій виготовлення, тобто значних витрат ресурсів. Термодинамічний напрям – моделювання та оптимізація теплових процесів, що виникають у ДВЗ у складі гібридних енергоустановок. Мета цього дослідження – виявити можливості удосконалення процесів тепломасопередачі в поршневому двигуні для забезпечення енергетичної ефективності гібридної енергоустановки автомобіля. Процеси тепломасообміну в ДВЗ описано системою диференціальних рівнянь, які враховують передавання тепла в різних середовищах (робочий газ, стінки циліндра, охолоджувальна рідина), для яких взято основні параметри – температуру стінок, температуру газів, коефіцієнт теплопередачі та кінетику горіння. Для дослідження процесу загального тепломасообміну розглянуто декілька сценаріїв. Перший сценарій – постійна температура газів і стінок ДВЗ, коефіцієнт тепловіддачі сталий. Другий – перевантаження, коли відбувається збільшення втрат тепла через стінки, підвищення теплового навантаження на охолоджувальну систему. Третій – зниження температури навколишнього середовища. У цій роботі змодельовано залежність температури стінок двигуна від часу для трьох умов експлуатації (трьох сценаріїв), що дало змогу контролювати температурні режими та прогнозувати ефективність роботи ДВЗ задля підвищення ефективності роботи гібридної енергоустановки автомобіля. Встановлено, що збільшення температури газів і стінок впливає на тривалість роботи двигуна, ефективність використання відновленого тепла та оптимізацію роботи гібридних енергоустановок. Що більше тепла вдалося відновити протягом експлуатації двигуна, то довше він працює із мінімальними втратами тепла та максимальною ефективністю.
1. Lynnyk, I. E., Lezhneva, O. I., Dorozhko, Ye. V., Vakulenko, K. Ye., Sokolova, N. A. & Afanas'yeva, I. A. (2020). Ekolohichni aspekty avtotransportnoho kompleksu [Environmental aspects of the road transport sector]. Kharkiv: Vydavnytstvo «Smuhasta typohrafiya» (in Ukrainian).
2. Lyashuk, O. L., Plekan, U. M., Tson, O. P., Gevko, B. R. (2023). Rozvytok tekhnolohii hibrydnykhsylovykh ustanovok avtomobiliv [Development Technologies of Cars Hybrid Power Plants]. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky [Central Ukrainian Scientific Bulletin. Technical Sciences]. 8(39). 139-146. DOI: 10.32515/2664-262X.2023.8(39).1.139-146 (in Ukrainian).
https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.8(39).1.139-146
3. Muratori, M., Alexander, M., Arent, D., Bazilian, M., Cazzola, P., Dede, E. M., ... & Ward, J. (2021). The rise of electric vehicles - 2020 status and future expectations. Progress in Energy, 3(2), 022002. DOI: 10.1088/2516-1083/abe0ad (in English).
https://doi.org/10.1088/2516-1083/abe0ad
4. Pivnyak, G., Olishevska, V., Olishevskiy, H., Lutsenko, I., Lysenko, A., & Sala, D. (2024). Comprehensive study on electric vehicles and infrastructure for sustainable development in Ukraine. In E3S Web of Conferences (Vol. 567, p. 01025). EDP Sciences. DOI: 10.1051/e3sconf/202456701025 (in English).
https://doi.org/10.1051/e3sconf/202456701025
5. Kuzhelnyi , Y., Venzheha , V., Pasov, H., & Klimenko, V. (2023). Analysis of structures and application of different types of engines in cars. Avtomobilnyi transport [Automobile Transport], (52), 89-97. DOI: 10.30977/AT.2219-8342.2023.52.0.10 (in English).
https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2023.52.0.10
6. Krivda, V. V., Sakno, O. P., Olishevska, V. Ye. (2024). Obgruntuvannia neironnoho sposobu kontroliu vydu zhyvlennia dvz zalezhno vid umov roboty [Justification of a neural method for controlling the type of power supply of an internal combustion engine depending on operating conditions]. Avtoshliakhovyk Ukrayiny, 4, 15-22. DOI: 10.33868/0365-8392-2024-4-281-15-22 (in Ukrainian).
https://doi.org/10.33868/0365-8392-2024-4-281-15-22
7. Olishevska, V. Ye. & Olishevskyy, H. S. (2024). Obgruntuvannia ratsionalnoho rukhomoho skladu pidpryiemstva v umovakh perekhodu do elektromobiliv [Substantiating rational rolling stock at an enterprise in the transition to electric vehicles]. Avtoshliakhovyk Ukrayiny, 2, 35-44. DOI: 10.33868/0365-8392-2024-2-279-35-44 (in Ukrainian).
https://doi.org/10.33868/0365-8392-2024-2-279-35-44
8. Shapko, V. F. (2023). Avtomobilni dvyhuny. Osnovy teorii dvyhuniv vnutrishnoho zghoriannia [Automotive engines. Dreams of internal combustion engine theory]. Retrieved from: https://document.kdu.edu.ua/ monogr/2023_106.pdf (in Ukrainian).
9. Sharma, S., Panwar, A. K., & Tripathi, M. M. (2020). Storage technologies for electric vehicles. Journal of traffic and transportation engineering (English edition), 7(3), 340-361. DOI: 10.1016/j.jtte.2020.04.004 (in English).
https://doi.org/10.1016/j.jtte.2020.04.004
10. Barbosa, T. P., Eckert, J. J., Roso, V. R., Pujatti, F. J. P., da Silva, L. A. R., & Gutiérrez, J. C. H. (2021). Fuel saving and lower pollutants emissions using an ethanol-fueled engine in a hydraulic hybrid passengers vehicle. Energy, 235, 121361. DOI: 10.1016/j.energy.2021.121361 (in English).
https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.121361
11. Leach, F., Kalghatgi, G., Stone, R., & Miles, P. (2020). The scope for improving the efficiency and environmental impact of internal combustion engines. Transportation Engineering, 1, 100005. DOI: 10.1016/j.treng.2020.100005 (in English).
https://doi.org/10.1016/j.treng.2020.100005
12. Dejima, K., & Nakabeppu, O. (2024). Conduction-strain model for heat transfer characterization in internal combustion engines. International Journal of Engine Research, 25(6), 1191-1205. DOI: 10.1177/14680874241227256 (in English).
https://doi.org/10.1177/14680874241227256
13. Şener, R., Nilsen, C. W., Biles, D. E., & Mueller, C. J. (2023). A computational investigation of engine heat transfer with ducted fuel injection. International Journal of Engine Research, 24(8), 3328-3341. DOI: 10.1177/14680874221149321 (in English).
https://doi.org/10.1177/14680874221149321
14. Yuan, R., Fletcher, T., Ahmedov, A., Kalantzis, N., Pezouvanis, A., Dutta, N., ... & Ebrahimi, K. (2020). Modelling and Co-simulation of hybrid vehicles: A thermal management perspective. Applied Thermal Engineering, 180, 115883. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115883 (in English).
https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115883
15. Previati, G., Mastinu, G., & Gobbi, M. (2022). Thermal management of electrified vehicles - A review. Energies, 15(4), 1326. DOI: 10.3390/en15041326 (in English).
https://doi.org/10.3390/en15041326
16. Wei, C., Hofman, T., Ilhan Caarls, E., & van Iperen, R. (2020). A review of the integrated design and control of electrified vehicles. Energies, 13(20), 5454. DOI: 10.3390/en13205454 (in English).
https://doi.org/10.3390/en13205454
17. Thiagarajan, C., Prabhahar, M., Prakash, S., Senthil, J., & Kumar, M. S. (2020). Heat transfer analysis and optimization of engine cylinder liner using different materials. Materials Today: Proceedings, 33, 778-783. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.06.173 (in English).
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.06.173
18. Ryndyuk, D. V., Peshko, V. A. (2021). Matematychne modeliuvannia teplovykh protsesiv v enerhetytsi ta promyslovosti [Mathematical modelling of thermal processes in energy and industry]. Retrieved from: https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/7806b21c-f8b1-49f6-82e8-2a... (in Ukrainian).