Предварительная оценка возможности использования системы смазки серийного двигателя для питания гидропривода механизма остановки поршня
Ключевые слова:
БЕСШАТУННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, МЕХАНИЗМ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЦИЛИНДРОВ, ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД, ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, MATLAB SIMULINKАннотация
Рассмотрена работа гидравлического привода механизма отключения цилиндров путем остановки поршня в бесшатунном двигателе с кривошипно-кулисным механизмом. Дана предварительная оценка возможности использования системы смазки серийного двигателя для питания гидропривода механизма. Целью исследования была предварительная оценка возможности одновременной работы гидропривода при отключении нескольких цилиндров в четырехцилиндровом бензиновом двигателе. Для получения результатов использовалось мультидоменное имитационное моделирование в среде Matlab Simulink. На основе созданных имитационных моделей был проведен и численный эксперимент, имитирующий работу механизма отключения цилиндров при разных частотах вращения коленчатого вала двигателя. Результаты работы приведены в виде графиков, характеризующих процессы в гидроприводе механизма отключения цилиндров. Выполнен анализ результатов моделирования. Выявлены факторы, создающие отрицательные эффекты и требующие внесения конструктивных изменений в отдельные узлы экспериментального образца двигателя.
Показано, что быстродействие механизмов отключения цилиндров зависит от режима работы двигателя и количества одновременно работающих МОЦ, а система управления двигателем с отключением цилиндров должна учитывать быстродействие механизма, связанное с давлением масла в системе смазки двигателя, режимом его работы и количеством одновременно работающих механизмов. Давление, создаваемое штатным масляным насосом двигателя, может быть недостаточно для отключения цилиндров при одновременной работе нескольких механизмов. Предложено для обеспечения работоспособности двигателя в различных условиях подключить гидропривод МОЦ отдельным насосом, питающимся маслом из поддона картера.
Результаты работы направлены на решение задач, связанных с разработкой бесшатунного двигателя внутреннего сгорания с отключением цилиндров путем остановки поршня, но могут быть интересны разработчикам новых систем и приводов дополнительных механизмов, планирующих их подключение к штатной системе смазки двигателя.
Библиографические ссылки
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.
