Possibility Preliminary Assessment of Using the Lubrication System of a Serial Engine to Power the Hydraulic Drive of the Piston Stopping Mechanism
Keywords:
CONROD-FREE ENGINE, CYLINDER SHUTDOWN MECHANISM, HYDRAULIC DRIVE, SIMULATION MODELLING, MATLAB SIMULINKAbstract
The work of the hydraulic drive of the cylinder shutdown mechanism by the piston stopping in the conrod-free engine with the crank-rocker mechanism is considered. A preliminary assessment of the possibility of using the lubrication system of a serial engine to power the hydraulic drive of the mechanism is given. The aim of the study was a preliminary assessment of the possibility of the hydraulic drive simultaneous operation when several cylinders are turned off in the 4-cylinder gasoline engine. To obtain the results, the multidomain simulation in the Matlab Simulink environment was used. On the basis of the created simulation models, the numerical experiment, simulating the operation of the cylinder shutdown mechanism at different speeds of the engine crankshaft was also carried out. The results of the work are presented in the form of graphs characterizing the processes in the hydraulic drive of the cylinder shutdown mechanism. The analysis of the simulation results is carried out. The factors that create negative effects and require the introduction of design changes in the individual units of the engine experimental model are identified.
It is shown that the speed of the cylinder shutdown mechanisms depends on the engine operating mode and the number of simultaneously operating MOCs, and the engine control system with the cylinder deactivation must take into account the speed of the mechanism associated with the oil pressure in the engine lubrication system, its mode of operation and the number of simultaneously operating mechanisms. The pressure generated by the standard engine oil pump may not be enough to shut off the cylinders when several mechanisms are operating at the same time. It is proposed to connect the MOC hydraulic drive with a separate pump fed with oil from the oil pan to ensure the engine performance in various conditions.
The results of the work are aimed at solving problems related to the development of the conrod-free internal combustion engine with the cylinder shutdown by stopping the piston, but may be of interest to developers of new systems and drives of additional mechanisms planning their connection to the standard engine lubrication system.
References
Strange, D. В. A Cylinder Deactivation Control Framework for Gasoline Engines without Valve Deactivation / D. B. Strange, P. Chen // Materials Science, Computer Science : American Control Conference (ACC), 2020. – IEEE, 07.2020 – DOI: 10.23919/acc45564.2020.9147316.
Ying, L. The Effect of Cylinder Deactivation on Engine Performance / L. Ying, A. Kuznetsov // 2020 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon). – IEEE, 10.2020. – DOI: 110.1109/fareastcon50210.2020.9271303.
Evaluation Between Engine Stop/Start and Cylinder Deactivation Tech nologies Under Southeast Asia Urban Driving Condition / M. Abas [et al.] // SAE Technical Paper Series. – SAE International, 03/2017. – DOI: 10.4271/2017-01-0986.
Engine displacement modularity for enhancing automotive s.i. engines efficiency at part load / F. Millo [et al.] // Fuel. – 2016, Sept. – Vol. 180. – P. 645-652. – DOI: 10.1016/j.fuel.2016.04.049.
The effects of early inlet valve closing and cylinder disablement on fuel economy and emissions of a direct injection diesel engine / J. P. Zammit [et al.] // Energy. – 2015, Jan. – Vol. 79. – P. 100–110. – DOI: 10.1016/j.energy. 2014.10.065.
Марков, В. А. Метод улучшения эксплуатационных показателей автомобильного газового двигателя / В. А. Марков, Ф. Б. Варченко, Ш. Р. Лотфуллин // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2018. – № 12(705). – DOI: 10.18698/0536-1044-2018-12-38-44.
Abas, M. Engine Operational Benefits with Cylinder Deactivation in Malaysian Urban Driving Conditions, SAE Technical Paper 2015-01-0983, 2015 / M. Abas, R. Martinez-Botas. – Текст : электронный. – URL: https://doi.org/10.4271/2015-01-0983 .
Экологические качества бензинового двигателя автомобиля в режиме частичного отключения цилиндров / А. В. Гриценко, К. В. Глемба, Г. Н. Салимоненко [и др.] // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. – 2019. – № 4(44). – С. 25–39.
Gritsenko, A. V. A Study of the Environmental Qualities of Diesel Engines and their Efficiency when a Portion of their Cylinders are Deactivated in Small-Load Modes / A. V. Gritsenko, К. V. Glemba, A. A. Petelin // Journal of King Saud University – Engineering Sciences. – 2019. – Vol. 33, Issue 1. – P. 70–79. – DOI: 10.1016/j.jksues.2019.12.001.
Improving the Partial-Load Fuel Economy of 4-cylinder SI Engines by Combining Improving the Partial-Load Fuel Economy of 4-cylinder SI Engines by Combining Variable valve Timing and Cylinder-Deactivation Through Double Intake Manifolds / J. Zhao, Q. Xi, S. Wang, [et al.] // Applied Thermal Engineering. – 2018, Aug. – Vol. 141. – P. 245–256. – DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.05.087.
Ortiz-Soto, E. Advanced Cylinder Deactivation with Miller Cycle / E. Ortiz-Soto, M. Younkins // MTZ worldwide. – 2019, Apr. – Vol. 80, № 5. – Р. 58–63. – DOI: 10.1007/s38313-019-0032-l.
Shidore, N. Cylinder Deactivation and Propulsion Electrification / N. Shidore, M. Raghavan // Proceedings of the 2020 USCToMM Symposium on Mechanical Systems and Robotics. Springer International Publishing. – 2020. – C. 31–40. – DOI: 110.1007/978-3-030-43929-3_41.
Новый бесшатунный двигатель для автомобиля / Н. И. Мищенко, А. В. Химченко, Ю. В. Юрченко [и др.] // 8-е Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса : 31.01.2019. – Москва : Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), 2019. – С. 410–422.
Petrol Engine Workflow Model for Researching Unconventional Engines / A. V. Khimchenko [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2021, Feb. – Vol. 659, № 1. – DOI: 10.1088/1755-1315/659/l/012074.
Модель четырехцилиндрового бесшатунного двигателя для исследования вибрации при отключении цилиндров / А. В. Химченко, Н. И. Мищенко, А. И. Петров [и др.] // Научно-технические аспекты развития автотранспортного комплекса 2020 : материалы VI Международной научно-практической конференции «Научно-технические аспекты развития автотранспортного комплекса 2020» в рамках 6-го Международного научного форума Донецкой Народной Республики «Инновационные перспективы Донбасса: Инфраструктурное и
социально-экономическое развитие», 27 мая 2020. – Горловка : АДИ ГОУВПО «ДОННТУ», 2020. – С. 72–77.
Химченко, А. В. Имитационное моделирование работы механизма отключения цилиндра в двигателе с кривошипно-кулисным механизмом / А. В. Химченко, И. И. Мищенко // 8-е Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса : 31.01.2019. – Москва : Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), 2019. – С. 383–396.
Химченко, А. В. Возможные риски в эксплуатации бензинового двигателя с механизмом отключения цилиндров и питанием гидропривода механизма из системы смазки / А. В. Химченко, Н. И. Мищенко. – Текст : электронный // Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта : сборник научных трудов 79-й научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ, 26–27 января 2021 г. / под редакцией А. А. Солнцева. – Москва : МАДИ, 2021. – С. 301–307. – URL: https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=44734896 .
Хімченко, А. В. Зниження нерівномірності крутного моменту двигуна з відключенням циліндрів на режимах часткового навантаження / А. В. Хімченко, Д. Г. Мішин, А. В. Бузов // Двигатели внутреннего сгорания. – 2013. – № 1. – С. 46–51.
