Simulation Model of the Mechanism for Changing the Compression Ratio in a Piston Conrod-free Internal Combustion Engine
Keywords:
PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE, VARIABLE COMPRESSION RATIO, CONROD-FREE ENGINE, SIMULATION MODEL, MATLAB SIMULINKAbstract
The article is devoted to the development of the simulation model of the mechanism for changing the compression ratio for a piston conrod-free internal combustion engine in the Matlab Simulink environment.
Currently, the Automobile and Road Institute of the Federal State Budget Educational Institution of Higher Education “Donetsk National Technical University” in Gorlovka is conducting research and development work on the creation of a piston conrod-free internal combustion engine with a crank mechanism and variable compression ratio. In the engine under development, the piston is not shifted and experiences much less lateral loads, which allows it to be made practically without a skirt, and the mechanism for changing the compression ratio is positioned between the piston and the link.
With this arrangement, the compression ratio is adjusted by the length of the rod, thereby changing the position of the piston in the cylinder relative to the surface of the block head. This ensures a fast and accurate system response to the current engine operating mode in a matter of milliseconds. From the point of view of combustion efficiency, direct control of the piston position makes it possible to optimize the volume of the combustion chamber in each operating cycle.
References
Махалдиани, В. В. Двигатели внутреннего сгорания с автоматическим регулированием степени сжатия / В. В. Махалдиани, И. Ф. Эджибия, А. М. Леонидзе ; Академия наук Грузинской ССР, Институт механики машин. – Тбилиси : Мецниереба, 1973. – 270 с.
Shaik, A. Variable compression ratio engine: A future power plant for automobiles – An overview / А. Shaik, N. S. V. Moorthi, R. Rudramoorthy // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D. Journal of Automobile Engineering. – 2007. – Vol. 221(9). – P. 1159–1168.
Wittek, K. Two-Stage Variable Compression Ratio with Eccentric Piston Pin and Exploitation of Crank Train Forces / К. Wittek, Ch. Tiemann, S. Pischinger // SAE International Journal of Engines. – 2009. – Vol. 2(1). – P. 1304–1313.
Тер-Мкртичьян, Г. Г. Прогрессивные конструкции и рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания / Г. Г. Тер-Мкртичьян. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 116 с. – ISBN 978-5-9729-1802-7.
Мищенко, Н. И. Нетрадиционные малоразмерные двигатели внутреннего сгорания. В 2 т. Т. 1. Теория, разработка и испытание нетрадиционных двигателей внутреннего сгорания / Н. И. Мищенко. – Донецк : Лебедь, 1998. – 228 с. – ISBN 966-508-181-0.
Мищенко, Н. И. Конструктивные решения переменной степени сжатия в поршневых двигателях внутреннего сгорания / Н. И. Мищенко, А. И. Петров, В. Л. Супрун. – Текст : электронный // Вести Автомобильно-дорожного института = Bulletin of the Automobile and Highway Institute. – 2024. – № 2(49). – С. 7–15. – EDN WVCYIQ. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=75201532 (дата обращения: 05.02.2026).
Влияние степени сжатия на показатели двигателей / Н. И. Мищенко, В. Л. Супрун, Ю. В. Юрченко [и др.]. – Текст : электронный // Научно-технические аспекты развития автотранспортного комплекса : Материалы V международной научно-практической конференции, Горловка, 22 мая 2019 года. – Горловка : АДИ ДОННТУ, 2019. – С. 57–60. – EDN ZYHXLV. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=38517589 (дата обращения: 06.02.2026).
Оценка показателей двигателя легкового автомобиля с новым механизмом изменения степени сжатия / Н. И. Мищенко, А. И. Петров, С. Е. Волков, Д. Д. Ромашов. – Текст : электронный // Актуальные проблемы науки и техники. 2023 : материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции, Ростов-на-Дону, 15–17 марта 2023 г. / отв. ред. Н. А. Шевченко. – Ростов-на-Дону : ДГТУ, 2023. – С. 598–599. – EDN HLURCD. – URL: https://elibrary.ru/hlurcd (дата обращения: 09.02.2026).
Лашко, В. А. Изменение степени сжатия – один из элементов создания адаптивного поршневого двигателя / В. А. Лашко, А. И. Поспелов. – Текст : электронный // Ученые заметки ТОГУ. – 2014. – Т. 5, № 1. – С. 307–310. – EDN SAMRCP. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=21408724 (дата обращения: 10.02.2026).
Ле, Д. Д. Улучшение технических показателей перспективного поршневого многотопливного ДВС с переменной степенью сжатия на ранней стадии проектирования / Д. Д. Ле. – Текст : электронный // Достижения науки и образования. – 2016. – № 6(7). – С. 24–31. – EDN WCFWBR. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=26240702 (дата обращения: 11.02.2026).
Патент № 2794018 C1 Российская Федерация, МПК F01B 9/02, F02B 75/32. Бесшатунный двигатель с кривошипно-кулисным механизмом : № 2022126033 : заявл. 05.10.2022 : опубл. 11.04.2023 / Н. И. Мищенко, А. В. Химченко, Т. Н. Колесникова [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I. – EDN FZUQEA. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?edn=fzuqea (дата обращения: 12.02.2026). – Текст. Изображение : электронные.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2025668533 Российская Федерация. Имитационная модель механизма изменения степени сжатия в поршневом двигателе внутреннего сгорания : заявл. 17.07.2025 : опубл. 17.07.2025 / А. В. Химченко, Н. И. Мищенко, А. И. Петров ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I». – Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ. – EDN BEXDMF. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=82658470 (дата обращения: 13.02.2026). – Текст : электронный.
Кулешов, А. С. Развитие методов расчёта и оптимизация рабочих процессов ДВС : специальность 05.04.02 : диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук / Андрей Сергеевич Кулешов ; Московский государственный университет имени Н. Э. Баумана. – Москва : МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2011. – 235 с.
