Дослідження експлуатаційних характеристик пневматичного автомобільного двигуна

Abstract

The use of modern power units in transport with internal combustion engines cannot fully resolve environmental issues caused by traffic, particularly in densely populated urban areas with over one million inhabitants. One promising approach to improving transport's environmental safety is the use of engines that operate on compressed air as the working medium. This is due to several advantages of pneumatic engines compared to other energy systems: high safety levels, ease of transportation, environmental friendliness, low production costs for pneumatic vehicles and compressed air, as well as the ease of recycling air batteries and energy systems. This study presents a mathematical model that enables numerical calculations and optimisation of the key energy and operational characteristics of reciprocating pneumatic engines with a crank-slider mechanism and a given gas distribution mechanism. The modelling results indicate that a four-cylinder pneumatic engine is the most promising option. The developed variant provides the required power output of up to 14 kW depending on the input pressure and achieves a P-V diagram filling coefficient within the range of 0.68-0.76Використання сучасних енергетичних установок у транспорті з двигунами внутрішнього згоряння не здатне повністю вирішити екологічні питання, зумовлені трафіком, особливо у густонаселених міських районах із населенням понад мільйон осіб. Одним із перспективних напрямів покращення екологічної безпеки транспорту є застосування двигунів, які використовують стиснене повітря як робоче середовище. Це зумовлено низкою переваг пневматичних двигунів у порівнянні з іншими енергетичними системами: високий рівень безпеки, простота транспортування, екологічність, низька собівартість виробництва пневматичних транспортних засобів і стисненого повітря, а також легкість утилізації повітряних батарей і енергетичних систем. В роботі представлено математичну модель, яка дозволяє виконувати чисельні розрахунки та оптимізувати основні енергетичні й експлуатаційні характеристики поршневих пневматичних двигунів із кривошипно-шатунним механізмом і заданим механізмом газорозподілу. Результати моделювання показали, що найбільш перспективним є 4-циліндровий пневматичний двигун. Розроблений варіант забезпечує необхідну потужність до 14 кВт залежно від вхідного тиску, а також має коефіцієнт заповнення P-V діаграми в межах 0,68–0,76