Ilchenko A. Scientific foundations of creating methods for calculating cars’ fuel efficiency indicators via controlling the biofuels consumption

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Science (DSc)

State registration number

0526U000055

Thesis Registration Form

0526U000055.pdf

Applicant for

Specialization

  • 05.22.20 - Експлуатація та ремонт засобів транспорту

10-04-2026

Specialized Academic Board

Д 05.052.03

Vinnytsia national technical university

Essay

Ilchenko A. Scientific foundations of creating methods for calculating cars’ fuel efficiency indicators via controlling the biofuels consumption. – Мanuscript. Dissertation for the Degree of Doctor of Technical Sciences: 05.22.20 – “Vehicles Operation and Repair” (27 Transport). – Vinnytsia National Technical University of the Ministry of Education and Science of Ukraine. – Vinnytsia, 2025. The dissertation is devoted to the creation of scientific foundations and development of a new method for calculating fuel efficiency indicators of automobiles by controlling the consumption of liquid biofuel. The method allows to take into account the change in the physicochemical properties of biofuels depending on the concentration of the biological component (biomass) in them. Based on the analysis of domestic and foreign scientific and technical literature, a systematic analysis of scientific and practical experience and existing approaches to increasing the fuel efficiency of cars, a concept of the conditions for the effective use of 1 kg of biofuel was developed, taking into account the proposed categories: relative density of the bioadditive, relative lower heat of combustion of the bioadditive and the relative theoretically required amount of air for the combustion of 1 kg of the bioadditive, which makes it possible to set the norms of liquid biofuels consumption, control and compare different types of liquid biofuels in terms of their consumption during the cars operation. The paper develops the scientific and methodological foundations of a new method for controlling the consumption of liquid biofuels by assessing the change in density, lower calorific value and theoretically required amount of air for combustion of 1 kg of bio-admixture and its volumetric concentration in biofuel depending on the fuel consumption of a car running on gasoline (diesel fuel) and the fuel consumption of a car running on liquid biofuel with a given volumetric concentration of the biological component. The obtained scientific results allow setting the norms of liquid biofuel consumption taking into account the variety of vehicle operating conditions without using a large number of correction factors. The impact of bioadditives in biofuel on its consumption has been established. It has been proven that for a minimal increase in biofuel consumption, diesel fuel with rapeseed oil admixtures is more attractive for diesel-powered vehicles. For blended gasoline with a bioethanol content of 6% by volume, an increase in consumption of 2.4% can be expected, and for bioethanol itself - an increase of 63%. The criterion is substantiated and a method for determining the radial heat flux in the tube of a thermoanemometric flowmeter with a cylindrical wall (linear heat flux density) is developed, which introduces new categories: the design coefficient and the coefficient of radial thermal conductivity of the thermoanemometric flowmeter tube, which takes into account the physicochemical properties of biofuel. This allows to increase the accuracy of measurements, the device sensitivity in a wide range of wind values, provided that the parameters are used: the ratio of the diameters of the tube and the heating element 3/2. The sequence of flow meter elements, which mixes the parametric dispersion of biofuel flow temperatures and allows for increased accuracy and speed of flow measurement, expanded measurement range, and a range of biofuels for measurement automation, is justified. The method for calculating the flowmeter parameters has been developed. A model of a thermoanemometric flowmeter has been manufactured and configured. Experimental studies of fuel consumption in real vehicle driving conditions have been conducted. They confirmed the recommendations for choosing the design parameters of the flowmeter to increase accuracy. The discrepancy between theoretical and experimental data on biofuel consumption did not exceed 2.5% for diesel fuel with rapeseed oil admixtures and 11.4% for gasoline with bioethanol. Recommendations have been developed for the use of the proposed concept of controlling the flow of multicomponent biofuels with various biological additives of different volumetric concentrations. The implementation of biofuel flow control has allowed the development a range of automotive fuel efficiency for different types of bioadditives: the minimum value of the efficiency coefficient is 6% (for rapeseed oil), the maximum – 63% (for bioethanol).

Read more

Research papers

1. Ільченко А. В., Колодницька Р.В., Кур’ята В.П. Вплив добавок розлинних олій на вміст сажі у відпрацьованих газах двигуна автомобіля. Вісник СНУ ім. Даля. Луганск, 2005. № 6(88). С. 225–229.

2. Ільченко А. В., Кур’ята В.П. Математична модель відкладання сажі у випускному тракті двигуна автомобіля. Вісник ЖДТУ. Житомир, 2006. № 3(38). С. 20–24.

3. Ільченко А.В., Кур’ята В.П. Вплив домішок рослинних олій до дизельного палива на димність відпрацьованих газів двигуна. Вісник ЖДТУ. Житомир, 2007. № 1(40). С. 29–34.

4. Ільченко А. В. Теоретичні основи нормування витрат моторних палив з високооктановими кисневмісними добавками. Вісник ЖДТУ. Житомир, 2004. № 1(28). С. 32–38.

5. Грабар І. Г., Ільченко А. В., Колодницька Р. В. Зміна витрати моторних палив з добавками ріпакової олії. Вісник ЖДТУ. Житомир, 2004. № II(29). С. 19-23.

6. Ільченко А.В., Безвесільна О.М., Тростенюк Ю.В. Передача тепла в термоанемометричному витратомірі біопалив. Вісник Східноєвропейський журнал передових технологій. Харків, 2014. С. 47–51. doi:10.15587/1729-4061.2014.28638

7. Ільченко А. В. Теоретичні передумови зменшення витрат двокомпонентних моторних палив. Вісник ЖДТУ. Житомир, 2004. № 4(31). С. 1–8.

8. Ільченко А. В., Кур’ята В. П. Математична модель витрати палива автомобіля з урахуванням збіднення паливо-повітряної суміші (на прикладі моторних палив з домішками олій рослинного походження). Вісник ЖДТУ. Житомир, 2005. № 1(32). С. 15–19.

9. Ільченко А. В. Колодницька Р. В., Кур’ята В. П. Експериментальні дослідження зміни витрат моторних палив з добавками ріпакової олії. Автомобільний транспорт. Збірник наукових праць. Харків, 2005. № 16. С. 267–269.

10. Ільченко А. В., Романова А. О. Урахування властивостей двокомпонентних палив у процесі вимірювання їх витрати термоанемометричним витратоміром. Вісті автомобільно-дорожнього інституту ДВНЗ «Донецький національний технічний університет». Донецьк, 2007. № 1(4). С. 106–109.

11. Грабар І. Г., Ільченко А. В., Кришевський М. Б., Кур’ята В. П. Експериментальні дослідження провідності палива БІО-100 з метою створення системи контролю його якості. Процеси механічної обробки в машинобудуванні. Збірник наукових праць. Житомир, 2007. Випуск 5. ч. 1. С. 151–157.

12. Ільченко А. В. Обгрунтування вибору моторних біопалив за умови зменшення їх витрат двигуном автомобіля. Вісник ЖДТУ. Житомир, 2008. № 2(45). С. 32–36.

13. Ільченко А. В. Перспективи застосування біодизельного палива в автомобільних двигунах. Вісник НТУ. Київ, 2013. № 27. С. 370–373.

14. Безвесільна О. М., Ільченко А. В., Ткачук А. Г., Пархоменко С. О. Методи вимірювання витрат рідини та конструкції витратомірів. Вісник Інженерної академії України. 2013. № 3–4. С. 216–222.

15. Ільченко А. В., Безвесільна О. М., Тростенюк Ю. В. Зміна радіального теплового потоку термоанемометричного витратоміра біопалив двигуна внутрішнього згоряння. Вісник НТУ. Київ, 2013. № 28. С. 186–191.

16. Тростенюк Ю. В., Безвесільна О. М., Ільченко А. В. Моделювання осьового теплового потоку трубки термоанемометричного витратоміра біопалив. Міжвузівський збірник «Наукові нотатки». Луцьк, 2014. № 46. С. 538–545.

17. Ільченко А.В., Тростенюк Ю.В., Тростенюк Ю.І. Моделювання осьового теплового потоку термоанемометричного витратоміра в залежності від вмісту олій рослинного походження в дизельному паливі. Сучасні технології в машинобудуванні та транспорті. Науковий журнал. Луцьк, 2014. № 2. С. 61–67.

18. Ільченко А. В. Вплив деяких параметрів конструкції теплового витратоміра палива на передачу тепла в ньому. Вісник машинобудування та транспорту ВНТУ. Вінниця, 2021. Том 13. № 1. С. 54–59.

19. Ільченко А. В., Багінський О. О. Шляхи зменшення похибки вимірювання витрат палив тепловим витратоміром. Технічна інженерія. Державний університет «Житомирська політехніка». Житомир, 2023. № 1 (91). С. 207–213.

20. Ільченко А. В. Методологічні основи визначення і контролю витрат біопалив в процесі руху автомобіля. Вісник машинобудування та транспорту ВНТУ. Вінниця, 2024. № 1 (19). С. 61–67. DOI: https://doi.org/10.31649/2413-4503-2024-19-1-61-67

21. Замула І. В., Ільченко А. В., Травін В. В. Економічні перспективи використання біопалива в контексті реалізації концепції сталого розвитку. Ефективна економіка. 2024. № 11. DOI: http://doi.org/10.32702/2307-2105.2024.11.8

22. Ilchenko, A., Bezvesilna, E. Development of calorimetric motor fuel flowmeter with increased metering accuracy by adjusting the inlet temperature. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2014, 6(7). р. 50–54. (Scopus, Q3)

23. Korobiichuk, I., Bezvesilna O., Ilchenko A., … Nowicki M., Szewczyk R. Calorimetric flow meter of motor fuel with inlet temperature regulation. 4thInternational Conference on Control, Decision and Information Technologies. 2017. p. 975–979. (Scopus, Q3)

24. Bezvesilna O., Kamiński M., Ilchenko A. Heat transfer in the thermo-anemometric flowmeter for biofuels. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2017. р. 505-511. (Scopus, Q4)

25. Korobiichuk I., Bezvesilna O., Ilchenko A., Trostenyuk Y. Thermoanemometric flowmeter of biofuels for motor transport. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2016. р. 443-448. (Scopus, Q4)

26. Korobiichuk I., Bezvesilna O., Ilchenko A., ...Nowicki M., Szewczyk R. A mathematical model of the thermo-anemometric flowmeter. Sensors. Switzerland, 2015. 15(9). р. 22899–22913. (Scopus, Q1)

27. Korobiichuk I., Ilchenko A. Optimal Design Parameters of Thermal Flowmeter for Fuel Flow Measurement. Sensors. 2022. 8882. doi.org/10.3390/s22228882. (Scopus, Q1)

28. Ilchenko A., Korobiichuk I. Methods of Reduction of Fuel Consumption Measurement Error by Thermo-Anemometric Flow Meter. Automation 2024: Advances in Automation, Robotics and Measurement Techniques. AUTOMATION 2024. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 1219. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-78266-4_27 (Scopus)

29. Ільченко А. В. Багінський О. О. Вибір конструкції та принципу дії витратомірів для їх використання на транспортних засобах. Modern engineering and innovative technologies. Німеччина, 2021. Випуск № 17. С. 54–62, DOI: 10.30890/2567-5273.2021-17-02-065

30. Ільченко А. В. Аналіз зміни чутливості термоанемометричного витратоміра біопалив. SWorldJournal. Болгарія, 2024. № 24. С. 151–160. DOI: 10.30888/2663-5712.2024-24-00-056

Read more

Similar theses

0525U000346

Oleksandr M. Shumylo

Methodological foundations of dimensional modernization of passenger ships to increase the efficiency of their operation

0524U000381

Andrii I. Holovan

The concept for improving the efficiency of cargo ship maintenance systems through digital strategies

0424U000093

Volodemir V. Madey

Ensuring the operational performance of marine diesel engines when using fuel of biological origin

0421U103617

Moloshtan Dmytro Vasylovych

The improvement of production and repairs sheet parts of vehicles with the purpose of increasing the resource

0421U103575

Livitskyi Oleksandr M.

Increasing the reliability of automotive vehicles by element-modular system of maintenance and repair