madiАвтомобиль. Дорога. Инфраструктура. = Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.Avtomobil'. Doroga. Infrastruktura.2409-7217МАДИmadi-1461Research Article2.4.7. Турбомашины и поршневые двигателиОптимизация режимов работы механизма отключения цилиндров двигателяOptimization of operating modes of the engine cylinder deactivation mechanismХимченкоАркадий ВасильевичKhimchenkoArkady V.

канд. техн. наук, доц.

Candidate of Sciences (Technical), associate professor

himch.arkady@yandex.ruМищенкоНиколай ИвановичMishchenkoNikolay I.

д-р. техн. наук, проф.

Doctor of Sciences (Technical), professor

mim2802@mail.ruКолесниковаТатьяна НиколаевнаKolesnikovaTat'yana Nikolayevna

канд. техн. наук, доц.

Candidate of Sciences (Technical), associate professor

kolesnikova.tetiana@yandex.ruВоронежский ГАУРоссияVoronezh SAURussian FederationДонНТУРоссияDonNTURussian Federation20252803202501(43)44Copyright © Химченко А.В., Мищенко Н.И., Колесникова Т.Н., 20252025Химченко А.В., Мищенко Н.И., Колесникова Т.Н.Khimchenko A.V., Mishchenko 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/1461

При отключении цилиндров двигателя на частичных нагрузках существенно снижается расход топлива двигателем, однако есть достаточно большое количество нерешённых вопросов, препятствующих созданию такого двигателя. В работе решалась задача оптимизации режима работы механизма отключения цилиндра в двигателе с кривошипно-кулисным механизмом преобразования движения поршня при питании гидравлического привода механизма от системы смазки двигателя. Для обеспечения управляемости процессом отключения цилиндров методами оптимизации и имитационного моделирования получены зависимости угловой скорости поворота штока поршня от скоростного режим работы двигателя. Полученные данные позволили минимизировать динамические нагрузки в механизме отключения цилиндра при рациональных условиях управления процессом. Результаты получены на основе численного эксперимента, выполненного в соответствии с алгоритмами оптимизации и могут быть использованы в системе управления отключением цилиндров.

When engine cylinders are switched off at partial loads, the engine fuel consumption is significantly reduced, however, there are a large number of unresolved issues that prevent the creation of such an engine. The paper solves the problem of optimizing the operating mode of the cylinder shutdown mechanism in an engine with a crank-and-rocker mechanism for converting piston motion when the hydraulic drive of the mechanism is fed from the engine lubrication system. To ensure controllability of the cylinder shutdown process, the dependences of the angular velocity of the piston rod rotation on the engine speed mode are obtained using optimization and simulation methods. The obtained data made it possible to minimize dynamic loads in the cylinder shutdown mechanism under rational process control conditions. The results are based on a numerical experiment performed in accordance with optimization algorithms and can be used in the cylinder shutdown control system.

бесшатунный двигатель внутреннего сгораниякривошипно-кулисный механизмотключение цилиндровимитационное моделированиеconnecting rodless internal combustion enginecrank-rocker mechanismcylinder deactivationsimulation modelingReferencesПовышение эксплуатационной топливной экономичности газового двигателя, регулируемого на режимах малых нагрузок отключением части цилиндров / В.А. Марков, Н.Н. Патрахальцев, Ф.Б. Барченко, Ш.Р. Лотфуллин // Автомобильная промышленность. – 2019. – № 2. – С. 3–7. – EDN ZRVZDU.Markov V. A., Patrakhal'tsev N. N., Barchenko F. B., Lotfullin SH. R. Avto-mobil'naya promyshlennost', 2019, no 2, pp. 3–7.Дойнов, А.В. Методика определения среднего индикаторного давления неактивного цилиндра для двигателя, обладающего возможностью отключения цилиндров / А.В. Дойнов, Г.И. Косенко, С.В. Харитонов // Двигателестроение. – 2023. – № 3(293). – С. 44-50. –– DOI 10.18698/jec.2023.3.44-50. – EDN LTNHDM.Doynov A.V., Kosenko G.I., Kharitonov S.V. Dvigatelestroyeniye, 2023, no 3(293), pp. 44–50.Гайсин, Э. М. Базовая характеристика управления топливоподачей тракторного дизеля, оснащенного системой пропуска подач топлива / Э.М. Гайсин // Тракторы и сельхозмашины. – 2020. – № 2. – С. 21-25. – DOI 10.31992/0321-4443-2020-2-21-25. – EDN DMMHDP.Gaysin E. M. Traktory i sel'khozmashiny, 2020, no 2, pp. 21–25.Исследование экологических качеств дизельного двигателя и его экономичности при отключении части цилиндров в режимах малых нагрузок / А.В. Гриценко, К.В. Глемба, А.А. Петелин [и др.] // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. – 2019. – № 4(44). – С. 46–64. – DOI 10.20291/2079-0392-2019-4-46-64. – EDN JZUNIV.Gritsenko A.V., Glemba K.V., Petelin A.A., Kozhanov V.N., Karpenko A.G., Rudnev V.V Vestnik Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta putey soob-shcheniya, 2019, no 4(44), pp. 46-64.Fridrichová, K. Overview of the potential and limitations of cylinder deactivation / K. Fridrichová, L. Drápal, J. Vopařil, J. Dlugoš // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2021. – Vol. 146. – P. 111196. – DOI 10.1016/j.rser.2021.111196.K. Fridrichová, L. Drápal, J. Vopařil, and J. Dlugoš, “Overview of the poten-tial and limitations of cylinder deactivation,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 146, p. 111196, Aug. 2021.Fridrichová, K. Comparative study of engine dynamics for rolling and selective cylinder deactivation / K. Fridrichová, L. Drápal, P. Raffai, M. Böhm // Energy. – 2024. – Vol. 303. – P. 131946. – DOI 10.1016/j.energy.2024.131946.K. Fridrichová, L. Drápal, P. Raffai, and M. Böhm, “Comparative study of engine dynamics for rolling and selective cylinder deactivation,” Energy, vol. 303, p. 131946, Sep. 2024Impact of cylinder deactivation on fuel efficiency in off-road heavy-duty diesel engines during high engine speed operation / R. Kakani et al. // Applied Thermal Engineering. – 2024. – Vol. 257. – P. 124333. – DOI 10.1016/j.applthermaleng.2024.124333.R. Kakani et al., “Impact of cylinder deactivation on fuel efficiency in off-road heavy-duty diesel engines during high engine speed operation,” Applied Thermal Engineering, vol. 257, p. 124333, Dec. 2024.Impact of Cylinder Deactivation Strategies on Three-way Catalyst Performance in High Efficiency Low Emissions Engines / G. Brinklow et al. // Chemical Engineering Journal Advances. – 2023 – Vol. 14. – P. 100481. – DOI 10.1016/j.ceja.2023.100481.G. Brinklow et al., “Impact of Cylinder Deactivation Strategies on Three-way Catalyst Performance in High Efficiency Low Emissions Engines,” Chemical Engineering Journal Advances, vol. 14, p. 100481, May 2023.Химченко, А. В. Снижение неравномерности крутящего момента двигателя с отключением цилиндров на режимах частичного нагружения / А. В. Химченко, Д. Г. Мишин, А. В. Бузов // Двигатели внутреннего сгорания. – 2013. – № 1. – С. 46–51. – EDN TMLGKL.Khimchenko A.V., Mishin D. G., Buzov A.V. Internal combustion engines. 2013, no. 1, pp. 46-51.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.Mishchenko N.I., Khimchenko A.V., Kolesnikova T.N., Suprun V.L., Yurchenko YU.V. Patent RU No. 2794018 C1, 05.10.2022Химченко, А.В. Предварительная оценка возможности использования системы смазки серийного двигателя для питания гидропривода меха¬низма остановки поршня / А. В. Химченко [и др.] // Вести Автомобильно-дорожного института. – 2021. – 1(36). – C. 15-26. – EDN QORRPS.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. Подходы к имитационному моделированию взаимодействия элементов фиксирующего механизма / А.В. Химченко [и др.] // Вести Автомобильно-дорожного института. – 2020. – № 2(33). – С. 9-18. – EDN PBLZLW.Khimchenko A.V., Mishchenko N.I., Kovalenko V.V., Gladkoskok P.P. Bul-letin of the Automobile and Highway Institute, 2020, no 2(33), pp. 9–18.Определение параметров контактного взаимодействия деталей механизма с использованием методов идентификации модели / А. В. Химченко, В. И. Оробинский, Н. И. Мищенко [и др.] // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. – 2023. – Т. 16, № 1(76). – С. 80-89. – DOI 10.53914/issn2071-2243_2023_1_80. – EDN MYRNOX.Khimchenko A.V., Orobinsky V.I., Mishchenko N.I., Petrov A.I., Volkov S.E. Vestnik of Voronezh State Agrarian University. 2023, no 16(1), pp. 80-89.Khimchenko A.V., Mishchenko N.I. “8-Ye Lukaninskiye chteniya. Problemy i perspektivy razvitiya avto-transportnogo kompleksa”, Moscow, 2019, pp. 383–396.Khimchenko A.V., Mishchenko N.I. “8-Ye Lukaninskiye chteniya. Problemy i perspektivy razvitiya avto-transportnogo kompleksa”, Moscow, 2019, pp. 383–396...Khimchenko A.V., Mishchenko N.I. Problemy tekhnicheskoy ekspluatatsii i avtoservisa podvizhnogo sostava avtomobil'nogo transporta : sbornik nauch-nykh trudov 79-y nauchno-metodicheskoy i nauchno-issledovatel'skoy konfer-entsii MADI, Moscow, 2021, рр. 301–307.Khimchenko A.V., Mishchenko N.I. Problemy tekhnicheskoy ekspluatatsii i avtoservisa podvizhnogo sostava avtomobil'nogo transporta : sbornik nauch-nykh trudov 79-y nauchno-metodicheskoy i nauchno-issledovatel'skoy konfer-entsii MADI, Moscow, 2021, рр. 301–307.

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