madiАвтомобиль. Дорога. Инфраструктура. = Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.2409-7217МАДИmadi-1193Research Article2.4.7. Турбомашины и поршневые двигателиПрименение современных методов моделирования при создании бесшатунного двигателя внутреннего сгорания с отключением цилиндровApplication of modern modeling methods to create the internal combustion engine with connecting rod absent and cylinder deactivationХимченкоАркадий ВасильевичKhimchenkoArkady V.

канд. техн. наук, доц.

Ph.D., Associate Professor

himch.arkady@yandex.ruМищенкоНиколай ИвановичMishenkoNikolay I.

д-р. техн. наук, проф.

Dr. Sc., professor

mim2802@mail.ruКолесниковаТатьяна НиколаевнаKolesnikovaTatyana N.

канд. техн. наук, доц.

Ph.D., Associate Professor

kolesnikova.tetiana@pdaba.edu.uaВоронежский ГАУРоссияVoronezh SAURussian FederationДОННТУРоссияAutomobile and Road Institute "DNTU".Russian FederationПриднепровская ГАСАУкраинаPrydniprovska SACEA.Ukraine20232203202301(35)1515Copyright © Химченко А.В., Мищенко Н.И., Колесникова Т.Н., 20232023Химченко А.В., Мищенко Н.И., Колесникова Т.Н.Khimchenko A.V., Mishenko N.I., Kolesnikova T.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.adi-madi.ru/madi/article/view/1193

В работе проведен анализ и выбор методов моделирования конструкции и рабочих процессов нового бесшатунного двигателя внутреннего сгорания с кривошипно-кулисным механизмом и отключением цилиндров. Показаны некоторые результаты, полученные на данном этапе исследования. Созданные имитационные модели позволили провести предварительные исследования, отладить методологию применения модельного эксперимента, оценить протекание отдельных процессов и определить быстродействие механизма отключения цилиндров, а также внести изменения в конструкцию некоторых узлов двигателя. Наличие имитационных моделей позволяет оптимизировать параметры механизмов и систем двигателя на разных этапах проектирования. Полученные искусственные нейронные сети с высокой точностью распознают режим отключения цилиндров. Выбранный методологический подход позволяет получить имитационную модель верхнего уровня для оценки эффективности разработанного двигателя и разработки системы управления.

The paper analyzes and selects methods for modeling the design and workflows of a new connecting rodless internal combustion engine with a crank-rocker mechanism and cylinder deactivation. Some results obtained at this stage of the study are shown. The created simulation models made it possible to conduct preliminary studies, debug the methodology for applying the model experiment, evaluate the course of individual processes and determine the speed of the cylinder shutdown mechanism, as well as make changes to the design of some engine components. The presence of simulation models allows you to optimize the parameters of the mechanisms and engine systems at different design stages. The obtained artificial neural networks with high accuracy recognize the mode of turning off the cylinders. The chosen methodological approach makes it possible to obtain a top-level simulation model for evaluating the efficiency of the developed engine and developing a control system.

бесшатунный двигатель внутреннего сгораниякривошипно-кулисный механизмотключение цилиндровимитационное моделированиеconnecting rodless internal combustion enginecrank-rocker mechanismcylinder deactivationsimulation modelingReferencesSaab представляет уникальную концепцию двигателя, обеспечивающую высокую производительность и низкий расход топлива. – 05.04.2001. – URL: http://www.saabnet.com/Saab Reveals Unique Engine Concept That Offers High Performance and Low Fuel Consumption. 05/04/2001. availableat: http://www.saabnet.com/MCE-5 VCRi: Отодвигаем границы снижения расхода топлива. – 2015. – URL: http://www.mce-5.com/MCE-5 VCRi: Pushing back the fuel consumption reduction limits. 2015. availableat: http://www.mce-5.com/Дюшемен, М. Оптимизация профиля зубьев двухреечного механизма в MCE-5 VCRi / М. Дюшемен, В. Колли // International Gear Conference 2014: 26–28 августа 2014, Лион. – Эльзевир, 2014. – С. 55–64. — DOI: 10.1533/9781782421955.55Duchemin, M., Collee V. Profile optimization of the teeth of the double rackand-pinion gear mechanism in the MCE-5 VCRi. International Gear Conference 2014: 26th 28th August 2014, Lyon. Elsevier, 2014. pp. 55–64. DOI: 10.1533/9781782421955.55Новый 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: Сборник трудов Международной научно-технической конференции, Москва, 31 января 2019 года. – Москва: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), 2019. – С. 383-396.Mishchenko N.I., Khimchenko A.V., Yurchenko Yu.V., Suprun V.L. Kolesnikova T.N. 8-Ye Lukaninskiye chteniya. Problemy i perspektivy razvitiya avtotransportnogo kompleksa, Moscow, January 31, 2019 - Moskovskiy avtomobil'no-dorozhnyy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet (MADI), 2019, pp. 410–422.Дуань, Х. Обзор стратегий управления моментом зажигания и фазой сгорания в двигателе с воспламенением от сжатия с однородным зарядом (HCCI) / Х. Дуань [и др.] // Топливо. – 2021. – Т. 285. – С. 119142. – DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119142.Duan X., Lai M.-Ch., Jansons M., Guo G., Liu J. A review of controlling strategies of the ignition timing and combustion phase in homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine. Fuel. 2021. vol. 285. P. 119142. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119142.Бенду, С. Воспламенение при сжатии гомогенного заряда (HCCI): приготовление смеси и стратегии управления в дизельных двигателях / Х. Бенду, С. Муруган // Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики. – 2014. – T. 38. – C. 732–746. – DOI: 10.1016/j.rser.2014.07.019.Bendu H., Murugan S. Homogeneous charge compression ignition (HCCI) combustion: Mixture preparation and control strategies in diesel engines. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. vol. 38. pp. 732-746. DOI: 10.1016/j.rser.2014.07.019.Химченко, А.В. Модель рабочего процесса бензинового двигателя для исследования нетрадиционных двигателей / А.В. Химченко [и др.] // Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде. – 2021. – T. 659. – № 1. – С. 012074. – DOI: 10.1088/1755-1315/659/1 /012074Khimchenko A.V., Mishchenko N.I., Kolesnikova T.N. , Suprun V.L. , Yurchenko Yu.V. Petrol engine workflow model for researching unconventional engines. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. vol. 659, no. 1. pp. 012074. DOI: 10.1088/1755-1315/659/1 /012074Абрахам, М.Т. Моделирование селевых потоков 2D (DFS 2D): Численное моделирование селевых потоков и калибровка параметров трения / Абрахам М.Т. [и др.] // Журнал горной механики и геотехнической инженерии. – 2022. – DOI: 10.1016/j.jrmge.2022.01.004.Abraham M.T., Satyam N., Pradhan B., Tian H. Debris flow simulation 2D (DFS 2D): Numerical modelling of debris flows and calibration of friction parameters. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2022. DOI: 10.1016/j.jrmge.2022.01.004.Гуанг, Дж. Влияние новой конфигурации с плавно регулируемой степенью сжатия (CVCR) в сочетании с режимом сгорания с искровым зажиганием (SAII) на рабочие характеристики двигателя с искровым зажиганием / Дж. Гуанг [и др.] // Прикладная теплотехника. – 2021. – Т. 197. – с. 117410. – DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2021.117410.Guan J., Liu J., Duan X., Jia D., Li Y., Yuan Z., Shen D. Effect of the novel continuous variable compression ratio (CVCR) configuration coupled with spark assisted induced ignition (SAII) combustion mode on the performance behavior of the spark ignition engine. Applied Thermal Engineering. 2021. vol. 197. pp. 117410. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2021.117410Шёберг, Дж. Нелинейное моделирование черного ящика в системной идентификации: единый обзор / Й. Шёберг [и др.] // Автоматика. – 1995. – T. 31. – № 12. – C. 1691-1724. – DOI: 10.1016/0005-1098(95)00120-8Sjöberg J., Zhang Q., Ljung L., Benveniste A., Delyon B., Glorennec P.-Y., Hjalmarsson H., Juditsky A. Nonlinear black-box modeling in system identification: a unified overview. Automatica. 1995. vol. 31, no. 12. pp. 1691-1724. DOI: 10.1016/0005-1098(95)00120-8Касс, Р.Е. Численные методы безусловной оптимизации и нелинейные уравнения / Касс, Р.Е. Деннис Дж. Э., Шнабель Р. Б. // Журнал Американской статистической ассоциации. – 1985. – Т. 80. – № 389. – С. 247. – DOI: 10.2307/2288097Kass, R.E. Dennis J.E., Schnabel R. B. Numerical Methods for Unconstrained Optimization and Nonlinear Equations. Journal of the American Statistical Association. 1985. v. 80, no 389. pp. 247. DOI: 10.2307/2288097Юнг, Л. Моделирование динамических систем. – Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: ПТР Прентис Холл, 1994. – ISBN 0135970970Ljung L. Modeling of dynamic systems. Englewood Cliffs, N.J : PTR Prentice Hall, 1994. ISBN 0135970970Химченко, А.В. Воздействие сил инерции на кузов автомобиля при отключении цилиндров остановкой поршня в экспериментальном двигателе / А.В. Химченко, Н. И. Мищенко // 9-е Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса: сборник докладов Международной научно-технической конференции, Москва, 29 января 2021 года. – Москва: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), 2021. – С. 442-456.Khimchenko A.V., Mishchenko N.I. 9-Ye Lukaninskiye chteniya. Problemy i perspektivy razvitiya avtotransportnogo kompleksa, Moscow, January 29, 2021. Moskovskiy avtomobil'no-dorozhnyy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet (MADI). pp. 442–456.Предварительная оценка возможности использования системы смазки серийного двигателя для питания гидропривода механизма остановки поршня / А. В. Химченко, Н. И. Мищенко, Д. А. Дрючин [и др.] // Вести Автомобильно-дорожного института. – 2021. – № 1(36). – С. 15-26.Khimchenko A.V., Mishchenko N.I., Dryuchin D.A., Mamontov V.R., Savchuk O.V. Bulletin of the Automobile and Highway Institute. 2021. no. 1(36). pp. 15–26.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 // Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта: Сборник научных трудов, посвященный 85-летию кафедры ЭАТиС МАДИ, по материалам 79-й научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ, Москва, 26–27 января 2021 года. – Москва: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), 2021. – С. 301-307.Khimchenko A.V., Mishchenko N.I. Problemy tekhnicheskoy ekspluatatsii i avtoservisa podvizhnogo sostava avtomobil'nogo transporta. Moskov, MADI, 2021. pp. 301-307.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.