Розробка підходу до побудови адаптованої моделі забезпечення процесів теплової готовності транспортного засобу за витратами палива та викидами відпрацьованих газів

Автор(и)

  • Ігор Валерійович Грицук Херсонська державна морська академія, Україна https://orcid.org/0000-0001-7065-6820
  • Дмитро Сергійович Погорлецький Херсонська державна морська академія, Україна https://orcid.org/0000-0002-1256-8053
  • Микола Петрович Булгаков Одеський національний морський університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-7172-8678
  • Ігор Валентинович Худяков Херсонська державна морська академія, Україна https://orcid.org/0000-0002-8900-7879
  • Микита Віталійович Володарець Приазовський державний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-8526-4800
  • Олег Петрович Смирнов Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-4881-9042
  • Володимир Анатолійович Корогодський Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-1605-4631
  • Роман Вікторович Симоненко Державне підприємство "Державний автотранспортний науково-дослідний і проектний інститут", Україна https://orcid.org/0000-0002-4269-5707
  • Олексій Володимирович Головащенко Національний транспортний університет, Україна https://orcid.org/0009-0005-7729-5462
  • Валерій Юрійович Грицук Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-3780-7815

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.316922

Ключові слова:

транспортний засіб, теплова готовність, моніторинг, укрупнений алгоритм, адаптована модель, паливо, викиди

Анотація

Об’єкт дослідження – процеси зміни витрати палива і викидів шкідливих речовин двигунів і транспортних засобів під час їх експлуатації.

Проблема, що досліджувалась, полягає у відсутності підходу до побудови адаптованої моделі здійснення аналітичного дослідження процесів теплової готовності транспортного засобу з двигуном, працюючим на бензині.

Запропоновано підхід щодо забезпечення теплової підготовки транспортного засобу за витратами палива та викидами відпрацьованих газів. Суть удосконаленого алгоритму і моделі полягає в урахуванні особливостей процесів прогріву і базується на розробленому циклі теплової підготовки транспортного двигуна.

Особливістю удосконаленого підходу є урахування результатів експериментльного дослідження і особливостей процесів теплової підготовки.

Сферою практичного застосування удосконаленого підходу є процеси теплової готовності транспортного засобу з двигуном, адаптованим для роботи на бензині і LPG, за витратами палива та викидів відпрацьованих газів.

Виконано удосконалення укрупненого алгоритму математичної моделі забезпечення процесів теплової підготовки транспортного засобу. Враховані особливості подачі палива і теплової готовності, а також визначення витрат палива та викидів.

Особливістю запропонованої моделі є те, що вона дозволяє проводити моделювання процесів теплової підготовки системно з урахуванням факторів і процесів, які не можливо дослідити експериментально. Це пов'язано з тим, що перевірка адекватності моделі показала, що відхилення даних знаходиться в межах статистичної похибки і склало від 4,4 до 5,2%.

В результаті застосування розробленого підходу повноцінно забезпечені можливості урахування особливостей процесів теплової підготовки і прийняття рішення щодо оцінювання результатів за відповідними критеріями

Біографії авторів

Ігор Валерійович Грицук, Херсонська державна морська академія

Доктор технічних наук, професор

Кафедра суднових технічних систем і комплексів

Дмитро Сергійович Погорлецький, Херсонська державна морська академія

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра суднових технічних систем і комплексів

Микола Петрович Булгаков, Одеський національний морський університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра судноводіння і морська безпека

Ігор Валентинович Худяков, Херсонська державна морська академія

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра суднових технічних систем і комплексів

Микита Віталійович Володарець, Приазовський державний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автомобільного транспорту

Олег Петрович Смирнов, Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра автомобільної електроніки

Володимир Анатолійович Корогодський, Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра двигунів внутрішнього згоряння

Роман Вікторович Симоненко, Державне підприємство "Державний автотранспортний науково-дослідний і проектний інститут"

Доктор технічних наук

Центр наукових досліджень комплексних транспортних проблем

Олексій Володимирович Головащенко, Національний транспортний університет

Аспірант

Кафедра екології та технологій захисту навколишнього середовища

Валерій Юрійович Грицук, Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Аспірант

Кафедра комп'ютерних наук і інформаційних систем

Посилання

  1. Hutarevych, Yu. F., Zerkalov, D. V., Hovorun, A. H., Korpach, A. O., Merzhyievska, L. P. (2006). Ekolohiya ta avtomobilnyi transport. Kyiv: Aristei, 292.
  2. Komov, P. B., Volkov, V. V. (2005). Problemy orhanizatsiyi tekhnichnoi ekspluatatsiyi avtomobiliv u suchasnykh umovakh hospodariuvannia. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu im. Volodymyra Dalia, 6 (88), 128‒132.
  3. Volkov, V. P., Kravchenko, A. P. (2008). Avtomobil': teoriya ekspluatacionnyh svoystv. Lugansk: Noulidzh, 300.
  4. Turenko, A. N., Bogomolov, V. A., Abramchuk, F. I. et al. (2006). O trebovaniyah k konstrukcii i rabochemu processu pnevmodvigatelya dlya kombinirovannoy energoustanovki avtomobilya. Avtomobil'niy transport, 18, 7–12.
  5. Gritsuk, I. V., Mateichyk, V., Aleksandrov, V., Prilepsky, Y., Panchenko, S., Kagramanian, A. et al. (2019). Features of Modeling Thermal Development Processes of the Vehicle Engine Based on Phase-Transitional Thermal Accumulators. SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2019-01-0906
  6. Trifonov, D. M., Manko, I. V., Syrota, O. V. (2015). Doslidzhennia riznykh metodiv prohrivu dvyhuna z iskrovym zapaliuvanniam, z metoiu optymizatsiyi vytraty palyva. Systemy i środki transportu samochodowego. Seria: Transport. Rzeszów, 201‒208.
  7. Adrov, D. S. (2011). Matematychne modeliuvannia roboty systemy okholodzhennia dvyhuna vnutrishnoho zghorannia utylizatsiynoi ustanovky pry vyznachenni chasu prohrivu. Zbirnyk nauk. prats DonIZT UkrDAZT, 27, 105–112.
  8. Sekret, R., Starzec, P., Kotowicz, J. (2023). Research on water–ice heat accumulator and analysis of its potential use as hybrid source heat pump for building heating. Energy and Buildings, 300, 113670. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2023.113670
  9. Gutarevich, Yu. F., Trifonov, D. M., Syrota, О. V. (2017). Car ZAZ-1102 improvement in fuel efficiency and environmental performance in warm-up phase after engine cold start. Academic Journal Series: Industrial Machine Building, Civil Engineering, 1 (48), 19–25. https://doi.org/10.26906/znp.2017.48.766
  10. Verbovskyi, V. (2019). Otsinka dotsilnosti zastosuvannia systemy teplovoi pidhotovky z vykorystanniam akumulovanoi enerhiyi dlia statsionarnoho hazovoho dvyhuna. Systemy i zasoby transportu. Problemy ekspluatatsiyi i diahnostyky. Kherson: KhDMA, 288–307.
  11. Mytrofanov, O., Proskurin, A., Poznanskyi, A. (2018). Analysis of the piston engine operation on ethanol with the synthesis-gas additives. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (1 (94)), 14–19. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.136380
  12. Gritsuk, I. V., Volkov, V., Mateichyk, V., Grytsuk, Y., Nikitchenko, Y., Klets, D. et al. (2018). Information Model of V2I System of the Vehicle Technical Condition Remote Monitoring and Control in Operation Conditions. SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2018-01-0024
  13. Zaharchuk, V., Gritsuk, I. V., Zaharchuk, O., Golovan, A., Korobka, S., Pylypiuk, L., Rudnichenko, N. (2018). The Choice of a Rational Type of Fuel for Technological Vehicles. SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2018-01-1759
  14. Eroshchenkov, S. A., Puzyr', V. G., Zhalkin, D. S., Bocharov, V. M. (2008). Vybor racional'noy sistemy progreva teplovoznyh dizeley. Sb. nauch. trudov UkrDAZT, 96, 174–185.
  15. Trifonov, D. M. (2016). Vplyv pidihrivu povitria na vpusku na palyvnu ekonomichnist ta ekolohichni pokaznyky suchasnoho dvyhuna z iskrovym zapaliuvanniam. Visnyk Natsionalnoho transportnoho universytetu. Seriya ”Tekhnichni nauky”, 2 (35), 227‒233.
  16. Morosuk, T., Morosuk, C., Bishliaga, S. (2003). Thermodynamic analysis of traditional and alternative heating systems for Ukraine. In: Advances in Energy Studies. Reconsidering the Importance of Energy, 381‒388.
  17. Gritsuk, I., Pohorletskyi, D., Mateichyk, V., Symonenko, R., Tsiuman, M., Volodarets, M. et al. (2020). Improving the Processes of Thermal Preparation of an Automobile Engine with Petrol and Gas Supply Systems (Vehicle Engine with Petrol and LPG Supplying Systems). SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2020-01-2031
  18. Gritsuk, I., Pohorletskyi, D., Pohorletska, N., Volkov, V., Volodarets, M., Khudiakov, I. et al. (2024). Features of Assessing Fuel Efficiency and Environmental Performance of Vehicles in Thermal Preparation Processes. SAE Technical Paper Series, 1. https://doi.org/10.4271/2024-01-5088
  19. Verbovskyi, V. S. (2014). Otsinka dotsilnosti provedennia peredpuskovoi i pisliapuskovoi pidhotovky hazovoho dvyhuna K-159 M2 za dopomohoiu kompleksnoi systemy peredpuskovoho prohrivu. Zbirnyk nauk. prats DonIZT UkrDAZT, 39, 93‒99.
  20. Mateichyk, V., Kostian, N., Smieszek, M., Gritsuk, I., Verbovskyi, V. (2023). Review of Methods for Evaluating the Energy Efficiency of Vehicles with Conventional and Alternative Power Plants. Energies, 16 (17), 6331. https://doi.org/10.3390/en16176331
  21. Aký je rozdiel medzi CNG a LPG. Available at: https://www.cngslovensko.sk/cng-vs-lpg
  22. KAS IR LPG? Available at: https://www.dacia.lv/lv/special-offers/about-LPG.html
  23. Kesariiskyi, O. G., Marchenko, A., Gritsuk, I., Mateichyk, V., Pylyov, V., Kravchenko, S. (2021). Laser Interferometry to Investigate the Strain and Stress State of Details and Units of Heat Engines. SAE International Journal of Engines, 15 (4), 459–469. https://doi.org/10.4271/03-15-04-0023
  24. Castiglione, T., Pizzonia, F., Bova, S. (2016). A Novel Cooling System Control Strategy for Internal Combustion Engines. SAE International Journal of Materials and Manufacturing, 9 (2), 294–302. https://doi.org/10.4271/2016-01-0226
  25. Gritsuk, I., Volkov, V., Mateichyk, V., Gutarevych, Y., Tsiuman, M., Goridko, N. (2017). The Evaluation of Vehicle Fuel Consumption and Harmful Emission Using the Heating System in a Driving Cycle. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 10 (1), 236–248. https://doi.org/10.4271/2017-26-0364
  26. Kahramanian, A. O., Onyshchenko, A. V. (2011). Vykorystannia akumuliatoriv teploty, yak alternatyvnoho dzherela enerhiyi pry prohrivi teplovoziv. Zaliznychnyi transport Ukrainy, 1, 49–51.
  27. Smyrnov, Y., Borysiuk, D., Volobuyeva, T., Nastenko, M., Plakhtii, T. (2023). Model for devising and defining technical development projects of motor transport enterprises. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (3 (125)), 23–34. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.289004
  28. Podrigalo, M., Klets, D., Sergiyenko, O., Gritsuk, I. V., Soloviov, O., Tarasov, Y. et al. (2018). Improvement of the Assessment Methods for the Braking Dynamics with ABS Malfunction. SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2018-01-1881
  29. Mikhalevich, M., Yarita, A., Leontiev, D., Gritsuk, I. V., Bogomolov, V., Klimenko, V., Saravas, V. (2019). Selection of Rational Parameters of Automated System of Robotic Transmission Clutch Control on the Basis of Simulation Modelling. SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2019-01-0029
  30. Parsadanov, I., Marchenko, A., Tkachuk, M., Kravchenko, S., Polyvianchuk, A., Strokov, A. et al. (2020). Complex Assessment of Fuel Efficiency and Diesel Exhaust Toxicity. SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2020-01-2182
  31. Kashkanov, V. A., Kashkanov, A. A., Kuzhel, V. P. (2020). Informatsiyni systemy i tekhnolohiyi na avtomobilnomu transporti. Vinnytsia, 104. Available at: http://pdf.lib.vntu.edu.ua/books/IRVC/Kashkanov_2020_104.pdf
  32. Trifonov, D. M. (2016). Pidvyshchennia efektyvnosti neitralizatsiyi vidpratsovanykh haziv dvyhuna z iskrovym zapaliuvanniam v rezhymi prohrivu. Systemy i środki transportu samochodowego. Seria: Transport. Rzeszów, 195‒202.
  33. Tsiuman, M. P., Golubov, O. S. (2012). Methods of determining the mechanical losses of piston engine. Problems of Friction and Wear, 57, 100‒107. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Ptz_2012_57_10
  34. Hutarevych, Yu. F., Mateichyk, V. P. (1997). Matematychna model rozrakhunku pokaznykiv avtomobilnoho benzynovoho dvyhuna za riznykh sposobiv rehuliuvannia potuzhnosti. Pratsi Zakhidnoho naukovoho tsentru TAU «Proektuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiya avtotransportnykh zasobiv i poizdiv», 4, 22–25.
  35. Mateichyk, V. P., Yanovskyi, V. V., Kozachuk, I. S. (2003). Perevirka adekvatnosti matematychnoi modeli robochoho protsesu hazovoho dvyhuna. Visnyk NTU i TAU, 7, 55–59.
  36. Mateichyk, V. P., Tsiuman, M. P. (2010). Doslidzhennia vplyvu rehuliuvalnykh parametriv na palyvnu ekonomichnist i ekolohichni pokaznyky benzynovoho dvyhuna z systemoiu neitralizatsiyi vidpratsovanykh haziv. Naukovi notatky, 28, 331–335. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nn_2010_28_66
  37. Paraffin. Available at: https://www.cniga.com.ua/index.files/parafin.htm
  38. Diesel-RK is an engine simulation tool. Diesel-RK. Available at: https://diesel-rk.com/Eng/
  39. Kuleshov, A., Grekhov, L. (2013). Multidimensional Optimization of DI Diesel Engine Process Using Multi-Zone Fuel Spray Combustion Model and Detailed Chemistry NOx Formation Model. SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2013-01-0882
  40. Gritsuk, I. V., Aleksandrov, V., Panchenko, S., Kagramanian, A., Sobol, O., Sobolev, A., Varbanets, R. (2017). Features of Application Materials While Designing Phase Transition Heat Accumulators of Vehicle Engines. SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2017-01-5003
  41. Aleksandrov, V. D. (2011). Kinetika zarodysheobrazovaniya i massovoy kristallizacii pereohlazhdennyh zhidkostey i amorfnyh sred. Doneck: Donbass, 580.
  42. Volodarets, M., Gritsuk, I., Chygyryk, N., Belousov, E., Golovan, A., Volska, O. et al. (2019). Optimization of Vehicle Operating Conditions by Using Simulation Modeling Software. SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2019-01-0099
  43. Hahanov, V., Gharibi, W., Litvinova, E., Chumachenko, S., Ziarmand, A., Englesi, I. et al. (2017). Cloud-Driven Traffic Monitoring and Control Based on Smart Virtual Infrastructure. SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2017-01-0092
  44. Kukhtyk, N. O. (2018). Determination of fuel consumption and concentration of harmful substances for warming the engine of a car in conditions of low ambient temperatures. The Journal of Zhytomyr State Technological University. Series: Engineering, 2 (82), 88–93. https://doi.org/10.26642/tn-2018-2(82)-88-93
  45. Valero, A. et al. (1999). Structural theory and thermoeconomic diagnosis. Proceedings of Conference ECOS’99. Tokyo, 368‒379.
  46. Ulrich, C., Frieske, B., Schmid, S. A., Friedrich, H. E. (2022). Monitoring and Forecasting of Key Functions and Technologies for Automated Driving. Forecasting, 4 (2), 477–500. https://doi.org/10.3390/forecast4020027
  47. Gorobchenko, O., Fomin, O., Gritsuk, I., Saravas, V., Grytsuk, Y., Bulgakov, M. et al. (2018). Intelligent Locomotive Decision Support System Structure Development and Operation Quality Assessment. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), 239–243. https://doi.org/10.1109/ieps.2018.8559487
  48. Melnyk, O., Onishchenko, O., Onyshchenko, S., Voloshyn, A., Ocheretna, V. (2023). Comprehensive Study and Evaluation of Ship Energy Efficiency and Environmental Safety Management Measures. Studies in Systems, Decision and Control, 665–679. https://doi.org/10.1007/978-3-031-35088-7_38
  49. Mateichyk, V., Saga, M., Smieszek, M., Tsiuman, M., Goridko, N., Gritsuk, I., Symonenko, R. (2020). Information and analytical system to monitor operating processes and environmental performance of vehicle propulsion systems. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 776 (1), 012064. https://doi.org/10.1088/1757-899x/776/1/012064
  50. Vychuzhanin, V., Rudnichenko, N., Shybaiev, D., Gritsuk, I., Boyko, V., Shybaieva, N. et al. (2018). Cognitive Model of the Internal Combustion Engine. SAE Technical Paper Series. https://doi.org/10.4271/2018-01-1738
  51. Kuric, I., Gorobchenko, O., Litikova, O., Gritsuk, I., Mateichyk, V., Bulgakov, M., Klackova, I. (2020). Research of vehicle control informative functioning capacity. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 776 (1), 012036. https://doi.org/10.1088/1757-899x/776/1/012036
  52. Mateichyk, V. P., Navrotskyi, A. V. (2024). Systematization of hardware schemes of vehicle operation monitoring systems. Reporter of the Priazovskyi State Technical University. Section: Technical sciences, 48, 184–192. https://doi.org/10.31498/2225-6733.48.2024.310711
  53. Karshyga, A., Tulegulov, A., Kalkenov, A., Aryngazin, K., Nurtai, Z., Yergaliyev, D. et al. (2023). Development of an intelligent system automating managerial decision-making using big data. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (3 (126)), 27–35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.289395
  54. Lebid, I., Luzhanska, N., Lebid, I., Mazurenko, A., Roi, M., Medvediev, I. et al. (2023). Development of a simulation model of the activities of a transport and forwarding enterprise in the organization of international road cargo transportation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (3 (126)), 6–17. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.291039
  55. Bugayko, D., Ponomarenko, O., Sokolova, N., Leshchinsky, O. (2023). Determining possibilities for applying theoretical principles of situational risk management in the aviation safety system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (3 (126)), 55–66. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.294763
  56. Golovan, A., Gritsuk, I., Popeliuk, V., Sherstyuk, O., Honcharuk, I., Symonenko, R. et al. (2019). Features of Mathematical Modeling in the Problems of Determining the Power of a Turbocharged Engine According to the Characteristics of the Turbocharger. SAE International Journal of Engines, 13 (1). https://doi.org/10.4271/03-13-01-0001
  57. New European Driving Cycle (NEDC). Available at: https://www.transportpolicy.net/standard/eu-light-duty-new-european-driving-cycle/
  58. Emissions of air pollutants from transport in Europe. Available at: https://www.eea.europa.eu/en/analysis/indicators/emissions-of-air-pollutants-from
  59. Volodarets, M., Gritsuk, I., Ukrainskyi, Y., Shein, V., Stepanov, O., Khudiakov, I. et al. (2020). Development of the analytical system for vehicle operating conditions management in the V2I information complex using simulation modeling. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (3 (107)), 6–16. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.215006
  60. Roberts, A., Brooks, R., Shipway, P. (2014). Internal combustion engine cold-start efficiency: A review of the problem, causes and potential solutions. Energy Conversion and Management, 82, 327–350. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.03.002
  61. Kovalchuk, V. V., Moisieiev, L. M. (2008). Osnovy naukovykh doslidzhen. Kyiv: Vydavnychyi dim «Profesional», 230.
  62. Hryshchuk, Yu. S. (2008). Osnovy naukovykh doslidzhen. Kharkiv: NTU «KhPI», 232.
Розробка підходу до побудови адаптованої моделі забезпечення процесів теплової готовності транспортного засобу за витратами палива та викидами відпрацьованих газів

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-27

Як цитувати

Грицук, І. В., Погорлецький, Д. С., Булгаков, М. П., Худяков, І. В., Володарець, М. В., Смирнов, О. П., Корогодський, В. А., Симоненко, Р. В., Головащенко, О. В., & Грицук, В. Ю. (2024). Розробка підходу до побудови адаптованої моделі забезпечення процесів теплової готовності транспортного засобу за витратами палива та викидами відпрацьованих газів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(4 (132), 26–45. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.316922

Номер

Розділ

Математика та кібернетика - прикладні аспекти