И.А. ТРУСЕВИЧ, канд. техн. наук, инженер-конструктор 1-й категории, АО «Специальное конструкторское бюро машиностроения», г. Курган, Российская Федерация; младший научный сотрудник, Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Российская Федерация; доцент кафедры гусеничных машин и прикладной механики, Курганский государственный университет, г. Курган, Российская Федерация; Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С.В. АБДУЛОВ, канд. техн. наук, исполнительный директор – главный конструктор, АО «Специальное конструкторское бюро машиностроения», г. Курган, Российская Федерация; доцент кафедры гусеничных машин и прикладной механики, Курганский государственный университет, г. Курган, Российская Федерация; Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

И.А. ТАРАТОРКИН, д-р техн. наук, проф., главный научный сотрудник, заведующий отделом механики транспортных машин, Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Российская Федерация; профессор кафедры гусеничных машин и прикладной механики, Курганский государственный университет, г. Курган, Российская Федерация; Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В.Б. ДЕРЖАНСКИЙ, д-р техн. наук, проф., ведущий научный сотрудник, Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Российская Федерация; заведующий кафедрой гусеничных машин и прикладной механики, Курганский государственный университет, г. Курган, Российская Федерация; Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В рамках проведения исследования выполняется литературный анализ, посвященный различным вариантам повышения эффективности систем питания двигателя воздухом и выхлопа отработавших газов. Особое внимание уделяется применению программных продуктов для определения сопротивления трасс систем питания двигателя воздухом и выхлопа отработавших газов, методов и подходов по его снижению и использованию выхлопных газов для очищения пылесборника. В работе приводятся обобщенные требования к системам очистки воздуха для силовых дизельных установок согласно отраслевому стандарту и к системам питания воздухом и выхлопа отработавших газов для дизельного двигателя, рассматриваемого в данной работе, согласно техническим условиям. В соответствии с задачами исследования представлено описание эксперимента по определению сопротивления воздухоочистителя без кассет и с кассетами, перечислены применяемые для симуляционных расчетов модели и методы, обеспечивающие сходимость численного решения и реализованные в многофункциональном программном продукте для мультифизического моделирования STAR-CCM+, приведены исходные данные, граничные и начальные условия, выполнена верификация разработанных моделей, установившая расхождение между экспериментальными показателями и расчетными результатами < 5 %, проведен сравнительный анализ системы питания двигателя воздухом и системы выхлопа отработавших газов базовой и перспективной конструкции. Полученные научно-технические результаты подтверждают возможность осуществления эжекционного отсоса пыли из пылесборника воздухоочистителя с коэффициентом отсоса пыли 17 % (должен быть не менее 12 %) на режиме максимальной мощности, что потребует проведения отдельного исследования, и определяют основные направления дальнейших работ. Для базовой конструкции приоритетным является доработка системы питания двигателя воздухом с целью снижения сопротивления, существенно превышающего требуемую величину. Установка патрубков циклонов под оптимальными углами относительно потока для обеспечения равномерного распределения массового расхода представляется наиболее перспективным решением.

1. Effects of air intake pressure on the engine performance, fuel economy and exhaust emissions of a small gasoline engine / N.R. Abdullah, N.S. Shahruddin, R. Mamat [et al.] // Journal of Mechanical Engineering and Sciences. — 2014. — Vol. 6. — P. 949–958. — DOI: https://doi.org/10.15282/jmes.6.2014.21.0091.
2. Макоклюев, А.И. Системы охлаждения силовых установок образцов бронетанкового вооружения и техники / А.И. Макоклюев, И.С. Сенникова, И.Н. Мухина // Наука и военная безопасность. — 2021. — № 4(27). — С. 69–76.
3. Optimization of cooling air flow for improved heat dissipation through radiator / C. Palve, P. Thakur, V. Chavan, A. Aher // SAE Technical Paper 2024-26-0042. — 2024. — DOI: https://doi.org/10.4271/2024-26-0042.
4. Development of a method to measure engine air cleaner fractional efficiency / T. Jaroszczyk, S. Fallon, Z. Liu, S. Heckel // SAE Technical Paper 1999-01-0002. — 1999. — DOI: https://doi.org/10.4271/1999-01-0002.
5. 山内 博. 内燃機関用サイクロン形空気清浄器の性能 / 山内 博, 小林 恒夫 // 日本機械学會論文集. — P. 1337–1345. — DOI: https://doi.org/10.1299/kikai1938.27.1337. = Yamauchi, H. Performance of cyclone type air-cleaner as applied to internal combustion engine / H. Yamauchi, T. Kobayashi // Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. — 1961. — Vol. 27, iss. 180. — P. 1337–1345. — DOI: https://doi.org/10.1299/kikai1938.27.1337.
6. Jaroszczyk, T. Analysis of engine air cleaner efficiency for different size dust distributions / T. Jaroszczyk, S. Fallon, B.A. Pardue // Fluid - Particle Separation Journal. — 2002. — Vol. 14, iss. 2. — P. 75–88.
7. 全地形車之空氣濾清器流場數值模擬與量測 / 朱力民, 張敏興, 陳建霖, 賴晉圓 // 中國機械工程學刊. — 2009. —30卷, 2期. — P. 143–150. — DOI: https://doi.org/10.29979/JCSME.200904.0008. = Simulation and experimental measurement of flow field within an air cleaner of all-terrain vehicle / L.-M. Chu, M.-H. Chang, J.-L. Chen, J.-Y. Lai // Journal of the Chinese Society
   of Mechanical Engineers, Transactions of the Chinese Institute of Engineers. Series C. — 2009. — Vol. 30, iss. 2. — P. 143–150. — DOI: https://doi.org/10.29979/JCSME.200904.0008.
8. Song, H. A study on the optimum shape of automobile air cleaner diffuser / H. Song, B. Yang, H. Cho // International Journal of Applied Engineering Research. — 2017. — Vol. 12, no. 12. — P. 3377–3381.
9. Study on separation characteristics of dust and droplet on air intake pre-filtration systems of cv based on cfd simulation and test / R.-J. Tang, B.-F. Hu, M. Zhang, Z.-J. Lu // DEStech Transactions on Computer Science and Engineering. — 2019. — DOI: https://doi.org/10.12783/dtcse/icaic2019/29462.
10. Song, H.S. Flow characteristics and noise reduction effects of air cleaners of automobile intake systems with built-in resonators with space efficiency / H.S. Song, H. Cho // Journal of Engineering Research. — 2021. — Vol. 9, no. 3A. — DOI: https://doi.org/10.36909/jer.v9i3A.8370.
11. Yun, J.-E. Optimal design of off-road utility terrain vehicle air filter intake / J.-E. Yun // Energies. — 2021. — Vol. 14, iss. 8. — DOI: https://doi.org/10.3390/en14082269.
12. Air cleaner performance improvement through multicyclone / T.M.M. de Amaral, A. Zeller, E.V. de Azevedo [et al.] // SAE Technical Paper 2013-36-0389. — 2013. — DOI: https://doi.org/10.4271/2013-36-0389.
13. Dziubak, T. Operational properties of performance engine intake air cleaners / T. Dziubak // Combustion Engines. — 2018. — Vol. 172, iss. 1. — P. 25–34. — DOI: https://doi.org/10.19206/CE-2018-103.
14. Zhang, J. Analysis of dust reduction characteristics of multistage tandem dust removal system / J. Zhang, D. Liang, Y. Cao // Shock and Vibration. — 2023. — DOI: https://doi.org/10.1155/2023/5541196.
15. Dziubak, T. Experimental testing of filter materials for twostage inlet air systems of internal combustion engines / T. Dziubak // Energies. — 2024. — Vol. 17, iss. 11. — DOI: https://doi.org/10.3390/en17112462.
16. Numerical studies of an axial flow cyclone with ongoing removal of separated dust by suction from the settling tank / S. Dziubak, J. Małachowski, T. Dziubak, M. Tomaszewski // Chemical Engineering Research and Design. — 2024. — Vol. 208. — P. 29–51. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.cherd.2024.05.044.
17. Dziubak, T. Computational and experimental analysis of axial flow cyclone used for intake air filtration in internal combustion engines / T. Dziubak, L. Bąkała // Energies. — 2021. — Vol. 14, iss. 8. — DOI: https://doi.org/10.3390/en14082285.
18. Dziubak, T. Theoretical and experimental studies of uneven dust suction from a multi-cyclone settling tank in a two-stage air filter / T. Dziubak // Energies. — 2021. — Vol. 14, iss. 24. — DOI: https://doi.org/10.3390/en14248396.
19. Dziubak, T. Experimental study of the effect of air filter pressure drop on internal combustion engine performance / T. Dziubak, M. Karczewski // Energies. — 2022. — Vol. 15, iss. 9. — DOI: https://doi.org/10.3390/en15093285.
20. Dziubak, T. Experimental investigation of possibilities to improve filtration efficiency of tangential inlet return cyclones by modification of their design / T. Dziubak // Energies. — 2022. — Vol. 15, iss. 11. — DOI: https://doi.org/10.3390/en15113871.
21. Yadav, P. Exhaust system of commercial vehicle: a review / P. Yadav, P. Kothmire // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2021. — Vol. 1116. — DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1116/1/012109.
22. Ahmed, S. Hybrid model for exhaust systems in vehicle thermal management simulations / S. Ahmed, H. Rottengruber, M. Full // Automotive and Engine Technology. — 2022. — Vol. 7. — P. 115–136. — DOI: https://doi.org/10.1007/s41104-022-00104-w.
23. Lucic, M. Design and CFD simulation of the exhaust manifold of the formula student vehicle / M. Lucic // Machines. Technologies. Materials. — 2023. — Vol. 17, iss. 2. — P. 54–57.
24. Siddha, D. CFD analysis of exhaust system of a formula racing vehicle / D. Siddha, G. Mahesh, R. Harish // International Journal of Vehicle Structures and Systems. — 2022. — Vol. 14, no. 6. — DOI: https://doi.org/10.4273/ijvss.14.6.05.
25. 孙雪迎. 整车排气系统对汽油机动力性的影响 / 孙雪迎, 苏方旭, 张艳青 // 内燃机学报. — P. 538–545. — DOI: https://doi.org/10.16236/j.cnki.nrjxb.201806070. = Sun, X. Influence of vehicle exhaust system on torque performance of a gasoline engine / X. Sun, F. Su, Y. Zhang // Transactions of Chinese Society for Internal Combustion Engines. — 2018. — Vol. 36, iss. 06. — P. 538–545. — DOI:
    https://doi.org/10.16236/j.cnki.nrjxb.201806070.
26. Automobile exhaust after-treatment system of diesel engine: a technical review / B. Aich, S. Roy, P. Roy, S. Bhowmick // International Journal of Creative Research Thoughts. — 2024. — Vol. 12, iss. 5. — P. 559–565. — DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.11442558.
27. Kaya, B. Design and analysis of the exhaust manifold in a 6-cylinder commercial diesel engine / B. Kaya, C. Büyük, M. Öztürk // Orclever Proceedings of Research and Development. — 2023. — Vol. 3, no. 1. — P. 539–551. — DOI: https://doi.org/10.56038/oprd.v3i1.373.
28. Bober, B. Influence of exhaust manifold modification on engine power / B. Bober, M. Andrych-Zalewska, P. Boguś // Combustion Engines. — 2023. — Vol. 196, iss. 1. — P. 54–65. — DOI:
    https://doi.org/10.19206/CE-171389.
29. A review on the correlation between exhaust backpressure and the performance of IC engine / R. Murali, A.B. Shahriman, Z.M. Razlan [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. — 2021. — Vol. 2051. — DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2051/1/012044.
30. Yadav, P. CFD analysis of exhaust pipe of a diesel engine / P. Yadav, P. Kothmire // AIP Conference Proceedings. — 2021. — Vol. 2417, iss. 1. — DOI: https://doi.org/10.1063/5.0072779.
31. CFD and thermal analysis of exhaust manifold and exhaust header for a 6 cylinder inline engine: a review / S. Usama, Y. Palav, Z. Shaikh, S. Ansari // International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology. — 2021. — Vol. 9, iss. X. — P. 771–775. — DOI: https://doi.org/10.22214/ijraset.2021.38518.
32. Askari, A. Coupled CFD-FE-analysis for the exhaust manifold of EF7 engine / A. Askari, M. Farzin, E. Shirani // Proceedings of 13th Annual & 2nd International Fluid Dynamics Сonference, Shiraz, 26–28 Oct. 2024 / Shiraz University. — Shiraz, 2024.
33. Thangapandian, P. Design and analysis of exhaust manifold for multi-cylinder diesel engine with monolith catalytic converter using CFD / P. Thangapandian // International Journal of Applied Science and Engineering. — 2022. — Vol. 19, no. 1. — DOI: https://doi.org/10.6703/IJASE.202203_19(1).003.
34. Dziubak, T. Experimental studies of dust suction irregularity from multi-cyclone dust collector of two-stage air filter / T. Dziubak // Energies. — 2021. — Vol. 14, iss. 12. — DOI: https://doi.org/10.3390/en14123577.
35. Dziubak, T. A study on the improvement of uniformity of dust extraction from multicyclone dust collectors / T. Dziubak // Combustion Engines. — 2011. — Vol. 147, iss. 4. — P. 69–78. — DOI: https://doi.org/10.19206/CE-117077.
36. Калиновский, А.А. Моделирование и повышение эффективности эжекционного отсоса пыли из воздухозаборника выхлопными газами двигателя сельскохозяйственной машины /
    А.А. Калиновский, Ю.В. Чупрынин, А.А. Новиков // Вестник аграрной науки Дона. — 2018. — № 2(42). — С. 58–65.
37. Калиновский, А.А. Моделирование и оценка эффективности эжекционного отсоса пыли выхлопными газами в глушителе сельскохозяйственной машины / А.А. Калиновский, Ю.В. Чупрынин, А.А. Новиков // Механика машин, механизмов и материалов. — 2018. — № 2(43). — С. 17–23.
38. Калиновский, А.А. Оптимизация геометрии проточной области эжектора удаления пыли из воздухозаборника сельскохозяйственной машины / А.А. Калиновский, Ю.В. Чупрынин, А.С. Шантыко // Актуальные вопросы машиноведения: cб. науч. тр. / Объедин. ин-т машиностроения НАН Беларуси; редкол.: С.Н. Поддубко [и др.]. — Минск, 2020. — Вып. 9. — С. 23–26.