Hibridinio automobilio bioetanoliu varomo kibirkštinio uždegimo variklio eksploatacijos energinių ir ekologinių rodiklių tyrimas

Abstract

Ekologinė situacija ir iškastinių resursų mažėjimas verčia atsisakyti iškastinių degalų, juos pakeičiant iš vietinių resursų gaminamais atsinaujinančiais degalais. Automobilių transporto įtaka aplinkos taršai mažinama ir gerinant automobilių energinį efektyvumą. Disertacijoje tiriami atsinaujinantys degalai, tinkantys kibirkštinio uždegimo varikliams (KU), naudojamiems hibridiniuose automobiliuose. Pagrindinis tyrimų objektas – hibridinio automobilio kibirkštinio uždegimo variklio veikimo charakteristikos, naudojant skirtingus benzino ir bioetanolio mišinius. Disertacijos tikslas – taikant eksperimentinius ir teorinius tyrimo metodus, nustatyti benzino ir bioetanolio mišinio sudėties įtaką kibirkštinio uždegimo variklio energiniams bei ekologiniams rodikliams varikliui veikiant klasikiniame ir hibridiniame automobilyje, keičiant mišinio riebumą, papildomai tiekiant vandenilį, reguliuojant uždegimo momentą ir, remiantis gautais rezultatais, pateikti siūlymus dėl efektyviausio šių mišinių naudojimo. Disertaciją sudaro įvadas, keturi skyriai, rezultatų apibendrinimas, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai bei priedai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, pateikiama tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomos disertacijos tema autoriaus paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose bei disertacijos struktūra. Pirmasis skyrius skirtas literatūros apžvalgai, jame formuluojamos skyriaus išvados, papildomi ir tikslinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje pateikiama variklio stendinio tyrimo, hibridinio automobilio pasaulinis suderintasis lengvųjų automobilių bandymo ciklo tyrimas ir duomenų analizės metodika. Trečiajame skyriuje pateikiami kibirkštinio uždegimo variklio ir hibridinio automobilio, veikiančių įvairiais benzino ir bioetanolio mišiniais eksperimentinių tyrimų rezultatai ir jų analizė. Ketvirtajame skyriuje pristatomi benzino ir bioetanolio mišinių šilumos išsiskyrimo analizės bei prognozavimo rezultatai, gauti naudojant dirbtinį neuroninį tinklą. Disertacijos tema yra atspausdinti 3 moksliniai straipsniai mokslo žurnaluose, įtrauktuose į Web of Science duomenų bazę (Rimkus et al., 2023; Rimkus et al. 2024a; Rimkus et al. 2024b). Disertacijoje atliktų tyrimų rezultatai buvo paskelbti trijose mokslinėse konferencijose.

Environmental concerns and the depletion of fossil resources necessitate the replacement of fossil fuels with renewable fuels produced from local resources. The impact of road transport on environmental pollution is also reduced by improving vehicle energy efficiency. This dissertation investigates renewable fuels suitable for spark-ignition engines (SI) used in hybrid vehicles. The research mainly focuses on the operating characteristics of a hybrid vehicle’s SI engine using various petrol and bioethanol blends. The dissertation aims to determine the influence of petrol–bioethanol blend composition on the energy and environmental performance of an SI engine operating in both conventional and hybrid vehicles. This objective is achieved using experimental and theoretical research methods, including mixture enrichment, supplementary hydrogen supply, and ignition timing adjustments. The results are used to provide recommendations for the most efficient use of these fuel blends. The dissertation consists of an introduction, four chapters, a summary of the results, a list of references, a list of the author’s publications related to the dissertation, and appendices. The introduction discusses the research problem and the relevance of the study, describes the research object, defines the research aim and objectives, presents the research methodology, outlines the scientific novelty, the practical significance of the results, and the defended statements. The introduction closes by listing the author’s publications and conference presentations on the dissertation topic and presenting the dissertation structure. The First Chapter is dedicated to the literature review. It supplements and refines dissertation objectives and provides conclusions. The Second Chapter presents the methodology for engine bench testing, hybrid vehicle WLTC testing, and data analysis. The Third Chapter presents and analyses the results of experimental research on a spark ignition engine and a hybrid vehicle operating on various petrol–bioethanol mixtures. The Fourth Chapter presents the results of numerical analysis and forecasting of the combustion process of petrol–bioethanol mixtures using an artificial neural network. The dissertation topic has served as the basis for three scientific articles published in journals indexed by the Web of Science database (Rimkus et al., 2023; Rimkus et al., 2024a; Rimkus et al., 2024b). The research findings from this dissertation were presented at three scientific conferences.