ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ДИНАМІЧНОГО НАДДУВУ НА ПОКАЗНИКИ ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2026-2-8Ключові слова:
двигун внутрішнього згоряння, газообмін, динамічний наддув, впускна система, динамічний тиск, ефективна потужність.Анотація
Мета роботи. Дослідити вплив параметрів газообміну, зокрема динамічного (швидкісного) наддуву, на індикаторні та ефективні показники бензинового чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння на прикладі високофорсованого двигуна мотоцикла Kawasaki Ninja ZX-10R.
Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети використано комплекс теоретичних та аналітично-розрахункових методів. Проведено аналіз величини динамічного наддуву шляхом визначення динамічного тиску повітря залежно від швидкості руху транспортного засобу в діапазоні 0–300 км/год. Виконано термодинамічний розрахунок робочого циклу бензинового двигуна на номінальному режимі з використанням програмного середовища Engine Calculation. Розрахунок проведено для умов відсутності та наявності динамічного наддуву з урахуванням зміни тиску на впуску, густини заряду, маси повітря та палива в циклі, а також параметрів робочого тіла на початку циклу.
Отримані результати. Встановлено, що зі зростанням швидкості руху мотоцикла величина динамічного тиску повітря зростає за квадратичним законом і при швидкості понад 300 км/год досягає значення понад 4 кПа. Це призводить до підвищення тиску на впуску, збільшення циклового заряду повітря та відповідного зростання подачі палива. У результаті ефективна потужність двигуна збільшується до 4,2 %, а середній ефективний тиск – на аналогічну величину. При цьому індикаторний та ефективний коефіцієнти корисної дії, а також питома витрата палива залишаються практично незмінними. Виявлено, що підвищення потужності зумовлене переважно збільшенням маси робочого тіла в циліндрі, тоді як основні коефіцієнти, що характеризують процес газообміну, змінюються незначно.
Наукова новизна. Розроблено методику оцінювання впливу динамічного наддуву на індикаторні та ефективні показники бензинового двигуна внутрішнього згоряння з урахуванням зміни параметрів газообміну та умов впуску, що дозволяє кількісно визначати приріст потужності залежно від швидкості руху транспортного засобу.
Практична цінність. Запропонована методика та отримані результати можуть бути використані при проектуванні та оптимізації впускних систем швидкісних транспортних засобів, зокрема мотоциклів, спортивних автомобілів, літальних апаратів, а також при модернізації існуючих двигунів з метою підвищення їх потужнісних показників без суттєвого ускладнення конструкції.
Посилання
Chmyr, V. (2025). Analysis of methods for increasing the efficiency of piston internal combustion engines during their use in automotive technology for the organization of vehicle transportation. Collection of scientific works of the National Academy of the State Border Guard Service of Ukraine. Series: Military and Technical Sciences, 2(99), 142–151. https://doi.org/10.32453/3.v99i2.1858
Tsymbal, S. V., Zakorchevsky, A. V., Berezovsky, E. E. & Kozak, R. O. (2023). Perspektivni tendenciyi rozvitku porshnevih DVZ i agregativ na yihnij bazi [Promising trends in the development of piston internal combustion engines and units based on them]. VNTU, 8. https://atm.vntu.edu.ua/articles/15.pdf
Marchenko, A. P., Ryazancev, M. K. & Shehovcov, A. F. (2004). Dviguni vnutrishnogo zgorannya: Seriya pidruchnikiv u 6 tomah. T. 1. Rozrobka konstrukcij forsovanih dviguniv nazemnih transportnih mashin [Internal combustion engines: A series of textbooks in 6 volumes. Vol. 1. Development of designs of forced engines for ground transport vehicles]. Prapor, 384.
Slynko, G., Sukhonos, R., Slinko, V. & Lukyanenko, V. (2024). Research on the Influence of Resonant Charging of a Two-Stroke Gasoline Engine on its Power Curve. New materials and technologies in metallurgy and mechanical engineering, 4, 59–66 https://doi.org/10.15588/1607-6885-2024-4-6
Kee, R. J., Maynes, B. D. J., Kenny, R. G., Mackey, D. & Foley, L. (2002). Prediction of Formula 1 Engine and Airbox Performance using Coupled Virtual 4-Stroke and CFD Simulations. SAE Technical Papers. 2002-01-3318 https://doi.org/10.4271/2002-01-3318
Cabello, S. & Baz, P. (2013). Sistema aerodinámico Ram-Air: funcionamiento. Motociclismo. https://www.motociclismo.es/industria/el-ram-air_176725_102.html
Airboxes and Ram Effect (2008). Autosport. https://forums.autosport.com/topic/103265-airboxes-and-ram-effect
Does ram air work? (2012). Grassroots Motorsports. https://grassrootsmotorsports.com/forum/grm/article-topic-does-ram-air-work/48999/page1
Abramchuk, F. I., Gutarevich, Yu. F., Dolganov, K. E. & Timchenko, I. I. (2006). Avtomobilni dviguni [Automobile engines]. Aristei, 476.
Parry, L., Könözsy, L. & Temple, C. (2018). Airbox design, analysis and improvement for a highperformance road racing sidecar. Vehicle and Automotive Engineering. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 2. 545–562. https://doi.org/10.1007/978-3-319-75677-6_48
Tan, J. & Abu Bakar, N. Z. (2021). Design improvement of an airbox for a passenger vehicle. Journal of Physics: Conference Series. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2120/1/012010
Teck Yap, J., Abu Bakar, N. Z., Shaikh Dawood, N. F. & Rosli, M. A. (2021). Design Improvements of Acoustic Response of an Automotive Air Intake System. MATEC Web of Conferences, 335, 10. https://doi.org/10.1051/matecconf/202133503017
Kawasaki Ninja ZX-10R Motorcycle Service Manual (2008). Kawasaki Heavy Industries, Ltd., 694.
Kawasaki Ninja ZX-10R Racing Kit Manual (2006). Kawasaki Heavy Industries, Ltd., 82.
Slynko, G., Sukhonos, R. & Ivanov. P. (2019). Komp’yuterna programa dlya teplovogo rozrahunku robochogo ciklu dviguna vnutrishnogo zgorannya [Computer Program for Calculation of the Operating Cycle of Internal Combustion Engine]. Information technologies: theory and practice: II All-Ukrainian Internet Conference of Higher Education Applicants and Young Scientists, April 4, 2019. Zaporizhzhia. ZNTU, 96–97.
Slynko, G. I., Sukhonos, R. F. & Slynko, V. V. (2024). Thermal and dynamic calculation of internal combustion engines: a textbook for course design. National University “Zaporizhzhia Polytechnic”, 130.
Slynko, G., Sukhonos, R. & Ivanov. P. (2019). Computer Program for Calculation of the Operating Cycle of Internal Combustion Engine. Science Week-2019. Faculty of Transport: annual scientific and practical conference, April 15-19, 2019: abstracts. Zaporizhzhia: ZNTU, 74–75.
Dziubak, T. & Karczewski, M. (2022). Experimental Study of the Effect of Air Filter Pressure Drop on Internal Combustion Engine Performance. Energies, 15(9). https://doi.org/10.3390/en15093285
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
-
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
