СУЧАСНІ МЕТОДИ ВДОСКОНАЛЕННЯ ПОКАЗНИКІВ ФОРСОВАНИХ ДИЗЕЛЬНИХ ДВИГУНІВ
DOI:
https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2026.112.0.139Ключові слова:
дизельний двигун, паливна апаратура, упорскування палива, робочий процес, витрата палива, швидкість зростання тиску під час згорянняАнотація
У роботі наведено способи поліпшення техніко-економічних і екологічних показни-ків дизельних двигунів. Розглянуто вплив процесів сумішоутворення та згоряння, зокрема ба-гатостадійного впорскування палива, на перебіг робочого процесу дизеля. Здійснено аналіз си-стем повітропостачання та паливоподачі сучасних двигунів і методів їх вдосконалення. Зазна-чено, що використання двофазного впорскування палива для форсованих дизельних двигунів ефективно впливає на перебіг робочого процесу, зокрема знижує швидкість збільшення тиску під час згоряння до 50 %, зменшує максимальний тиск згоряння на 5–10 %, змінює тип кривої тепловиділення та поліпшує екологічні показники й умови роботи двигуна (реалізується через використання двох секцій паливного насоса на одну форсунку, використання форсунок з двома пружинами та реалізацію хвильових явищ у паливній системі – тупикових каналів) за пілотної дози палива в межах 15–25 % від основної циклової подачі. Вибрано найбільш раціональні спо-соби вдосконалення процесів наповнення, сумішоутворення та згоряння для форсованого тран-спортного дизеля типу 6 Ч 15/15.
Посилання
Experimental diesel spray characterization of the medium-duty injector with single- and multi-hole nozzle configurations under non-reacting, non-vaporizing conditions / J.-W. Park et al. Frontiers Mech. Eng. 2022. Vol. 8. P. 1–7.
URL:https://doi.org/10.3389/fmech.2022.931377 (дата звернення: 21.11.2025).
Prediction formula of Aerodynamic Drag Reduction in Multiple-Vehicle Platooning Based on Wake Analysis and On-Road Experiments, SAE Int / К. Tadakuma et al. J. Passenger Cars – Mech. Syst. 2016. Vol. 9, № 2. P. 645–656.
URL: https://doi.org/10.4271/2016-01-1596 (дата звернення: 21.11.2025).
Марченко А. П., Міщенко М. Т., Міщенко С. Г. Аналіз ефективності та перспектив розвитку силових установок наземного транспорту. Двигуни внутрішнього згоряння. 2025. № 1. С. 3–14. URL: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2025.1.01.
Battistoni M., Som S., Powell C. F. Highly resolved Eulerian simulations of fuel spray transients in single and multi-hole injectors: Nozzle flow and near-exit dynamics. Fuel. 2019. Vol. 251. P. 709–729. URL: https://doi.org/ 10.1016/j.fuel.2019.04.076 (дата звернення: 21.11.2025).
Spray and flame characteristics of wall-impinging diesel fuel spray at different wall temperatures and ambient pressures in a constant volume combustion vessel / В. Chen та ін. Fuel. 2019. Vol. 235. P. 416–425. URL: https://doi.org/ 10.1016/j.fuel.2018.07.154 (дата звернення: 21.11.2025).
A numerical study on the in-nozzle cavitating flow and near-field atomization of cylindrical, V-type, and Y-type intersecting hole nozzles using the LES-VOF method / Y. Deng та ін. Green Process. Synthesis. 2022. Vol. 11. № 1.
P. 129–142. URL: https://doi.org/10.1515/gps-2022-0015 (дата звернення: 21.11.2025).
Effects of Multiple Injection Strategies on Heavy-Duty Diesel Energy Distributions and Emissions Under High Peak Combustion Pressures /
Z. Zhang та ін. Frontiers Energy Res. 2022. Vol. 10. P. 1–14. URL: https://doi.org/10.3389/ fenrg.2022.857077 (дата звернення: 21.11.2025).
Zhang H., Hasegawa R., Ogawa H. Improvement in DME-HCCI Combustion with Ethanol as a Low-Temperature Oxidation Inhibitor SAE Int.
J. Fuels Lubricants, 2011. Vol. 5, № 1. P. 41–50. URL: https://doi.org/10.4271/2011-01-1791 (да-та звернення: 21.11.2025).
Авраменко А. М. Сучасні методи до-слідження економічних, екологічних та ресурсних показ-ників дизельних двигунів: монографія. Харків: ІП-Маш НАН України, 2019. 204 с. ISBN 978-
-02-9043-3.
Система двостадійного впорскування палива за допомогою гідромеханічної паливної апа-ратури: пат. 150726 Україна, МПК (2022.01) F02D 41/10, F02D 1/00 (2006.01), F02M 45/02 (2006.01). № u 2021 06729; заявл. 29.11.2021;
опубл. 30.03.2022, Бюл. № 13. 3 с.
Прохоренко А. О., Кравченко С. С., Солодкий Є. І. Організація двостадійного впорскування палива в циліндр дизеля гідромеханічною па-ливною апаратурою. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я Information technologies: science, engineering, technology, education, health: тези доп. 30-ї Міжнар. наук.-практ. конф. MicroCAD-2022, 19–21 жовт. 2022 р. Харків: НТУ "ХПІ", 2022.
С. 107.
Покращення екологічності дизелів з гідроме-ханічною паливною апаратурою застосуван-ням двостадійного впорскування палива в ци-ліндр / А. О. Прохоренко та ін. Проблеми те-хногенно-екологічної безпеки в сфері цивіль-ного захисту. 2022. С. 137–139.
Jena А., Agarwal А. Strategical Evolution of Clean Diesel Combustion. Adv. Combustion Sustain. Transport. Energy, Environ., Sustaina-bility, Springer, Singapore. 2022. P. 9–42. URL: https://doi.org/10.1007/978-981-16-8418-0_2
Knecht W. Modern Diesel Combustion. Des. Develop. Heavy Duty Diesel Engines. Energy, Environ., Sustainability. 2019. P. 17–65, Springer, Singapore. URL: https://doi.org/ 10.1007/ 978-981-15-0970-4_2
Effect of Various Supercharger Boost Pressure to in-Cylinder Pressure and Heat Release Rate Characteristics of Direct Injection Diesel Engine at Various Engine Rotation / EW. Anggono et al. E3S Web Conf., 2019. Vol. 130. P. 1–9.
URL: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913001 036 (дата звернення: 21.11.2025).
Simulation analyses of the fuel injection system with two-spring injector for diesel engines / Y. Dong et al. Neiranji Gongcheng. Chin. Internal Combustion Engine Eng. Vol. 26, № 5. P. 54–58.
Choi M., Park S. Optimization of multiple-stage fuel injection and optical analysis of the combustion process in a heavy-duty diesel en-gine. Fuel Process. Technol. 2022. Vol. 228.
P. 1–8. URL: https://doi.org/10.1016/j.fuproc. 2021.107137 (дата звернення: 21.11.2025).
Hiroyasu H. Diesel engine combustion and its modeling. Міжнародний симпозіум з діагнос-тики та моделювання процесів згоряння в по-ршневих двигунах (COMODIA-85). Tokyo, 1985. P. 53–75.
Effect of engine variables on combustion characteristics of a dual fuel engine powered by neem oil methyl ester and producer gas / S. S. Halewadimath et al. Halewadimath Int. J. Ambient Energy, 2019. P. 1–13. URL: https://doi.org/10.1080/01430750.2019.1696889 (дата звернення: 21.11. 2025).
Laramee R. S., Schneider J., Hauser H. Texture-based flow visualization on isosurfaces. Constance, Germany: IEEE TCVG Symposium on Visualization (VisSym); 19–21 May 2004.
P. 85–90.
Jaichandar S., Eswara Prasath V. G., Annamalai
K. Effects of tangential air passages to piston bowl on the performance of a DI diesel engine. Int. J. Ambient Energy, 2018. P. 1–10. URL: https://doi.org/10.1080/01430750.2018.1562976 (дата звернення: 21.11.2025).
Piston geometry effects in a light-duty, swirl-supported diesel engine: Flow structure chara-cterization / F. Perini et al. Perini Int. J. Engine Res. 2017. Vol. 19. № 10. P. 1079–1098.
URL: https://doi.org/10.1177/1468087417742572 (дата звернення: 21.11.2025)/
End-to-end modeling of fuel injection via static coupling of internal flow and ensuing spray /
R. Torelli et al. Commun. Eng. 2022. Vol. 1, № 1.
P. 51–57. URL: https://doi.org/10.1038/s44172-022-00038-z (дата звернення: 21.11.2025).
“Swirl flaps/Tumble flaps”. Rheinmetall. URL: https://www.ms-motorservice.com/ int/en/technipedia/swirl-flaps-tumble-flaps-363 (дата звернення: 21.11.2025)
De Risi A. A Theoretical Investigation on the Effects of Combustion Chamber Geometry and Engine Speed on Soot and NOx Emissions. ASME-ICE, 1999. Vol. 99-ICE-207. № 33-1.
P. 51–59.
Darlington T. L., Kahlbaum D., Thompson G. On-Road NOx Emission Rates from 1994-2003 Heavy-Duty Diesel Trucks. SAE Int. J. Com-mercial Vehicles, 2008. Vol. 1. № 1. P. 185–199. URL: https://doi.org/10.4271/2008-01-1299 (да-та звернення: 21.11.2025).
Effect of engine variables on combustion cha-racteristics of a dual fuel engine powered by ne-em oil methyl ester and producer gas / S. S. Ha-lewadimath et al. Int. J. Ambient Energy. 2019.
P. 1–13. URL: https://doi.org/10.1080/ 01430
2019.1696889 (дата звернення: 21.11.2025).
“Qué es el efecto Turbulento en las cámaras de combustión – ingeniería y mecánica automotriz”. Ingeniería y mecánica automotriz. URL: https://www.ingenieriaymecanicaautomotri z.com/que-es-el-efecto-turbulento-en-las- camaras-de-combustion/ (дата звернення: 21.11.2025).
Punov P., Evtimov T. Combustion optimization in a modern diesel engine by means of pre-injection strategy // Scientific proc. XXIII INT. scientific-tech. conf. "trans & motauto ’15". 2015. № 1. P. 88–91.
Majewski A., Jaaskelainen H. Diesel Emissions and Their Control // Hannu Jaaskelainen SAE International з Product Code R-533. 2023. P. 1–8.
Development and Assessment of an Integrated 1D-3D CFD Codes Coupling Methodology for Diesel Engine Combustion Simulation and Optimization / F. Millo et al. Energies, 2020. Vol. 13. № 7. P. 1–9.
URL: https://doi.org/10.3390/en13071612 (дата звернення: 21.11.2025).
Investigation of Sectional-Stage Loading Strategies on a Two-Stage Turbocharged Heavy-Duty Diesel Engine under Transient Operation with EGR // Energies. 2018. Vol. 11, № 1. P. 67–
URL: https://doi.org/10.3390/en11010069
(дата звернення: 21.11.2025).
Zamboni G., Capobianco M., Pham D. Effects of rail pressure control on fuel consumption, emissions and combustion parameters in a turbocharged diesel engine // Cogent Eng. 2020. Vol. 7, № 1. P. 1–21. URL: https://doi.org/ 10.1080/23311916.2020.1724848 (дата
звернення: 21.11.2025).
Investigation of major factors that cause diesel NOx formation and assessment of energy
and exergy parameters using e-diesel blends /
M. N. Nabi et al. Fuel, 2021. Vol. 292. P. 1–12. URL: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120298 (дата звернення: 21.11.2025).
Fuel injection and combustion study by the combination of mass flow rate and heat release rate with single and multiple injection strategies /
Z. Wang et al. Fuel Process. Technol. 2015. Vol.
P. 118–132. URL: https://doi.org/10.1016
/j.fuproc.2014.11.024 (дата звернення: 21.11.2025).
Implementation of Common Rail Direct Injection System and Optimization of Fuel Injector Parameters in an Experimental Single-Cylinder Diesel Engine / Y. H. Teoh et. al. Processes. 2020. Vol. 8. № 9. P. 1–22.
URL: https://doi.org/10.3390/pr8091122 (дата звер-нення: 21.11. 2025).
Design and advanced manufacturing of electromagnetic interference shielding materials /
J. Liu et. al. Mater. Today. 2023. P. 245–272.
URL: https://doi.org/10.1016/j.mattod.2023.03.022 (дата звернення: 21.11.2025)
Electromagnetic interference analysis of magnetic resistance sensors inside a projectile under complex electromagnetic environments / Q. Guo et al. J. Phys.: Conf. Ser., 2013. Vol. 418. P. 1–8.
URL: https://doi.org/10.1088/1742-6596/418/1/012082 (дата звернення: 21.11.2025.
Problems based on CAM Profiles (Solved) - Engg. Tutorials. Engineering Tutorials. URL: https://engineering.myindialist.com/2013/s olved-problems-based-on-cam-profiles-kinematics-of-machines-tutorials (date of access: 06.08.2024).
Kumaresan M., Devaradjane G. Effect of two-springs split injection on the performance and emission characteristics of diesel-oxygenated blends in a DI diesel engine. Indian J. Eng. Mater. Sci. 2012. Vol. 19. № 6. P. 411–416.
Muhssen H. S., Bereczky Á., Zöldy M. Effects of Auto-Mechanical Diesel Pump Utilization and Diesel Injection Timing on the Fuel Energy Share, Combustion, Performance, and Emissions of NG-Diesel Naturally Aspirated Engine at Constant Speed and Intermediate to High Load // Results Eng. 2025. P. 1–21. URL: https://doi.org/ 10.1016/j.rineng.2025.104912 (дата звернення: 21.11. 2025).
Pat. CN100489300C Chania, MPK (2022.01)
F02M 61/16 (2006.01). Double-spring fuel injector. 2007.
Тимченко І. І. Вплив закону подачі палива на роботу однокамерного тракторного дизеля в різних умовах сумішоутворення: дис. …канд. техн. наук. Харків, 1970. 224 с.
Kang S., Lee S., Bae C. Effects of Multi-Stage Split Injection on Efficiency and Emissions of Light-Duty Diesel Engine. Energies. 2022. Vol. 15, № 6. P. 1–9. URL: https://doi.org/ 10.3390/en15062219 (дата звернення: 21.11.2025).
Fayad M. A. Effect of fuel injection strategy on combustion performance and NOx/smoke trade-off under a range of operating conditions for a heavy-duty DI diesel engine. SN Appl. Sci. 2019. Vol. 1. № 9. P. 1–10. URL:
https://doi.org/10.1007/s42452-019-1083-2 (да-та звернення: 21.11.2025).
Niculae A. L., Chiriac R., Racovitza A. Effects of Injection Rate Shape on Performance and Emissions of a Diesel Engine Fuelled by Diesel and Biodiesel B20. Appl. Sci. 2022. Vol. 12.
№ 3, P. 1–18. URL: https://doi.org/10.3390/ app12031333 (дата звернення: 21.11.2025).
Парсаданов І. В., Маклаков О. М. Оцінка ефе-ктивності рециркуляції відпрацьованих газів за зовнішньою характеристикою автомобіль-ного дизеля [Електронний ресурс]. Вісник Національного транспортного університету. 2014. № 29(1). С. 234–239. URL:
http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vntu_2014_29(1) 30 .
Doppalapudi A. T., Azad A. K., Khan M. M. K. Combustion chamber modifications to improve diesel engine performance and reduce emissions: A review. Renewable Sustain. Energy Rev. 2021. Vol. 152. P. 1–8. URL: https://doi.org/10.1016/ j.rser.2021.111683 (дата звернення:21.11.2025).
Abdelrazek M. K., Abdelaal M. M., El-Nahas A.
M. Piston bowl shape and biodiesel fuel effects on combustion and emission of diesel engines.
J. Eng. Appl. Sci. 2022. Vol. 69, № 1. P. 1–14.
URL: https://doi.org/10.1186/s44147-022-00158-
(дата звернення: 21.112025).
Febbo M. New Volvo Semi Truck Uses Wavy Pistons to Make 1,850 LB-FT of Torque”. The Drive. URL: https://www.thedrive.com/news/ new-volvo-semi-truck-uses-wavy-pistons-to-make-1850-lb-ft-of-torque (дата звернення: 21.11.2025).
Study of Ultra-low Emissions Diesel Combustion Systems by Synergetic Application of 3D-CFD and Single Cylinder Engine. Salvatore Roggio. Politecnico di Torino 2023. P. 137.
The Research and Development of a Jet Disturbance Combustion System for Heavy-Duty Diesel Engines / Y. Liu et. Al. Energies. 2024. Vol. 17. № 5. P. 1–9. URL:
https://doi.org/10.3390/en17051065 (дата звер-нення: 21.11.2025).
Zheng M., Reader G. T., Hawley J. G. Diesel engine exhaust gas recirculation––a review on advanced and novel concepts // Energy Convers. Manage. 2004. Vol. 45. № 6. P. 883–900.
URL: https://doi.org/10.1016/s0196-8904(03)00194-8 (дата звернення: 21.11. 2025)
Dietsche K.-H., Klingebiel M. (editors). Bosch Automotive Handbook, 7th edition, 2007.
Heywood J. B. Internal Combustion Engine Fun-damentals, McGraw Hill, New York. 1988.
Flexible engine management for innovative com-bustion systems / L. Däubler et al. MTZ Worldw. 2005. Vol. 66. № 9. P. 24–25.
URL: https://doi.org/10.1007/bf03227784 (дата звернення: 21.11. 025).
The development of a semi-empirical model for rapid NOx concentration evaluation using meas-ured in-cylinder pressure in diesel engines /
D. J. Timoney et al. Proc. Institution Mech. Engi-neers, Part D: J. Automobile Eng., 2005. Vol. 219, № 5. P. 621–631. URL:
https://doi.org/10.1243/095440705x11095 (дата звернення: 21.11.2025).
