РОЗРОБКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ІМІТАЦІЙНОЇ МОДЕЛІ ГІБРИДНОЇ СИСТЕМИ ТУРБОНАДДУВУ АВТОМОБІЛЬНОГО ДВИГУНА

Анотація

У роботі представлено імітаційну модель енергоефективного турбокомпресора-генератора, розроблену засобами MATLAB/Simulink, в якій ротор традиційного турбокомпресора доповнений електричним двигуном-генератором. Мета полягає в оцінці енергетичних і динамічних наслідків електрифікації ланцюга наддуву для застосування в автомобільних двигунах. Модель базується на методі середніх значень та включає рівняння стисливого потоку для компресора і турбіни, баланс крутних моментів на спільному валу та ПІ‑регулятор тиску наддуву, що дозволяє узгодити термодинаміку потоків з електромеханічною підсистемою. У моделі враховано основні фізичні обмеження, зокрема ізентропічні коефіцієнти корисної дії, рівняння стану ідеального газу та баланс потужності на валу, а характеристики компресора апроксимовано за картами реального турбокомпресора. Для дослідження використано параметри двигуна EP6CDT (1,6 л, 115 кВт) з турбокомпресором BorgWarner K03 як типового представника легкових наддувних агрегатів. Результати моделювання демонструють багатофункціональність системи, зокрема можливість генерації енергії у сталих режимах роботи, покращення перехідних процесів наддуву та рекуперації енергії в окремих режимах. Застосування імітаційного підходу дає змогу аналізувати перехідні процеси без використання повномасштабного випробувального стенду. Водночас модель містить низку спрощень, зокрема відсутність динаміки дросельної заслінки та зворотного впливу на газодинаміку двигуна, що визначає напрями її подальшого розвитку. Отримані результати свідчать про потенціал такої інтеграції для підвищення паливної ефективності та динамічних характеристик автомобільних двигунів і обґрунтовують доцільність подальших досліджень у цьому напрямку