ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИССИПАТИВНЫХ ПОТЕРЬ В ГИДРАВЛИЧЕСКОМ ПРИВОДЕ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

DOI 10.12737/2073-0462-2024-75-82 УДК 621.43

Авторы

  • Алексей Валерьевич Максимов Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева, г. Казань, Россия
  • Юрий Хасанович Шогенов Российская академия наук, г. Москва, Россия
  • Екатерина Игоревна Байгильдеева Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань, Россия
  • Лариса Александровна Зимина Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева, г. Казань, Россия
  • Ильнур Хамзович Гайфуллин Казанский государственный аграрный университет, г. Казань, Россия

Ключевые слова:

газораспределительный механизм, гидропривод клапанов, диссипативные потери, энергоэффективность, моделирование.

Аннотация

Управление временем открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов позволяет улучшить эффективные параметры двигателя внутреннего сгорания и снизить токсичность продуктов сгорания. Перемещение клапанов реализуется посредствам гидравлического привода с электронным управлением. Энергозатраты на функционирование гидропривода клапанов больше, чем при использовании традиционного механического привода. Исследуются диссипативные потери энергии в аккумуляторном одностороннем гидроприводе клапанов. Рабочее тело гидропривода – моторное масло SAE 5W-30. Давление масла за насосом 8 МПа, диаметр гидроцилиндра 16 мм. Выделены основные статьи энергозатрат, предложена методика их определения. Оценка эффективности гидропривода базировалась на законе сохранения энергии. Для определения затрат энергии составлена модель гидропривода в среде Simulink. Получен закон перемещения клапана близкий по форме к трапециевидному. Максимальная скорость движения клапана в процессе открытия 4 м/с, в процессе закрытия 3,8 м/с. В периоде удержания клапана в близи максимального подъема 14 мм наблюдаются свободные колебания с амплитудой порядка 1 мм. Затраты энергии на однократное срабатывание клапана, имеющего поступательно движущуюся массу 0,5 кг, составили 25,9 Дж. Из них чуть более 70% тратятся на наполнение гидроцилиндра жидкостью, остальная часть расходуется при его опорожнении. В результате дросселирования потока жидкости в ограничителе хода штока гидроцилиндра и гидротормозе теряется 56% энергии. Большие потери энергии наблюдаются между гидроаккумуляторами и гидроцилиндром. При наполнении цилиндра здесь теряется 21,1%, а при его опорожнении – 10,4%. Увеличение пропускной способности участков магистралей питания и слива между гидроаккумуляторами и гидроцилиндрами позволяет увеличить скорости открытия и закрытия клапанов. Основными способами повышения энергоэффективности привода являются смещение гидроаккумуляторов к гидроцилиндру, увеличение диаметра соединительных магистралей, увеличение пропускной способности электромагнитных клапанов.

Сведения об авторах

Алексей Валерьевич Максимов , Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева, г. Казань, Россия

Старший преподаватель кафедры автомобильные двигатели и сервис

Юрий Хасанович Шогенов , Российская академия наук, г. Москва, Россия

Академик РАН, доктор технических наук, заведующий сектором механизации, электрификации и автоматизации Отделения сельскохозяйственных наук

Екатерина Игоревна Байгильдеева , Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань, Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры переработки древесных материалов

Лариса Александровна Зимина , Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева, г. Казань, Россия

Старший преподаватель кафедры автомобильные двигатели и сервис

Ильнур Хамзович Гайфуллин , Казанский государственный аграрный университет, г. Казань, Россия

Старший преподаватель кафедры машин и оборудования в агробизнесе

Литература

 1. Гидравлический привод клапанов двигателя. Принцип работы. URL: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/dvigatel/gazoraspredelitelnyj-mehanizm-grm/gidravlicheskij-privod-klapanov (дата обращения: 23.03.2024)

 2. Двигатель без распределительного вала. Инновационная система клапанов экономит 20% топлива. URL: https://naukatehnika.com/dvigatel-bez-raspredelitelnogo-vala-1.html (дата обращения: 23.03.2024)

 3. Linear Parameter-Varying Model of an Electro-Hydraulic Variable Valve Actuator for Internal Combustion Engines / Huan Li, Ying Huang, Guoming Zhu, Zheng Lou // Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. January 2018, Vol. 140

 4. Gillella, P., and Sun, Z., 2011, “Design, Modeling, and Control of a Camless Valve Actuation System With Internal Feedback,” IEEE/ASME Trans. Mechatronics, 16(3), pp. 527–539.

 5. Математический аппарат расчета конструкционных решений газификационной установки / Б. Г. Зиганшин, Н. Н. Фахреев, Е. И. Байгильдеева, И. Х. Гайфуллин // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2023. Т. 18. № 1(69). С. 60-67. – DOI 10.12737/2073-0462-2023-60-67.

 6. Пегачков, А. А. Повышение потенциала работоспособности регулируемых механизмов на примере системы газораспределения двигателя КАМАЗ // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2023. № 4. С. 119-126. – DOI 10.34031/2071-7318-2023-8-4-119-126.

 7. Electrohydraulic gas distributing mechanism control. Maksimov A.V., Berezovsky A.B., Zimina L.A., Gataullin N.A. International Journal of Applied Engineering Research. 2015. T.10. №24. C.44966-44973

 8. Максимов А.В., Зимина Л.А., Адигамов Н.Р. Исследование гидравлического привода клапанов ГРМ // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022. Т. 17. № 2 (66). С. 84-91.

 9. Максимов А.В., Березовский А.Б., Гатауллин Н.А. и др. Исполнительный механизм гидравлического привода клапана двигателя внутреннего сгорания (варианты) // Патент РФ 2561936 C1. 10.09.2015.

 10. Ways to increase the efficiency of using agricultural machinery in performing technological operations / D. T. Khaliullin, A. V. Belinsky, R.S. Popoldnev //. Vol. 1212, 2023. – P. 12055. – DOI 10.1088/1755-1315/1212/1/012055.

 11. Гиргидов А.Д. Диссипация механической энергии в круглоцилиндрической трубе // Инженерностроительный журнал. 2012. №6. С.6-12

 12. Зотеев В.Е. Параметрическая идентификация диссипативных механических систем на основе разностных уравнений / Под ред. В.П. Радченко. – М: Машиностроение, 2009 – 344 с.: ил.

 13. Ртищева А. С. Теоретические основы гидравлики и теплотехники: Учебное пособие. – Ульяновск, УлГТУ, 2007 – 171 c.

 14. Фокеева Л.Х. Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика. Часть 2 Гидродинамика / Л.Х. Фокеева. – Казань: Казан. ун-т, 2017 – 85 с.

 1. Hydraulic drive of engine valves. Principle of operation. [Internet]. [cited 2024, March 23]. Available from: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/dvigatel/gazoraspredelitelnyj-mehanizm-grm/gidravlicheskij-privod-klapanov

 2. Engine without camshaft. The innovative valve system saves 20% fuel. [Internet]. [cited 2024, March 23]. Available from: https://naukatehnika.com/dvigatel-bez-raspredelitelnogo-vala-1.html

 3. Huan Li, Ying Huang, Guoming Zhu, Zheng Lou Linear parameter-varying model of an electro-hydraulic variable valve actuator for internal combustion engines. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. January 2018; Vol.140.

 4. Gillella P. and Sun Z. Design, modeling, and control of a camless valve actuation system with internal feedback. IEEE/ASME Trans. Mechatronics. 2011; 16(3). 527-539 p.

 5. Ziganshin BG, Fakhreev NN, Baygildeeva EI, Gayfullin IKh. [Mathematical apparatus for calculating structural solutions of a gasification plant]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2023; Vol.18. 1(69). 60-67 p. – DOI 10.12737/2073-0462-2023-60-67.

 6. Pegachkov AA. [Increasing the performance potential of adjustable mechanisms using the example of the gas distribution system of KAMAZ engine]. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V.G. Shukhova. 2023; 4. 119-126 p. – DOI 10.34031/2071-7318-2023-8-4-119-126.

 7. Maksimov AV, Berezovskiy AB, Zimina LA, Gataullin NA. Electrohydraulic gas distributing mechanism control. International Journal of Applied Engineering Research. 2015; Vol.10. 24. 44966-44973 p.

 8. Maksimov AV, Zimina LA, Adigamov NR. [Study of the hydraulic drive of timing valves]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022; Vol.17. 2 (66). 84-91 p.

 9. Maksimov AV, Berezovskiy AB, Gataullin NA. [Actuator mechanism of the hydraulic valve drive of an internal combustion engine (variants)]. Patent RF 2561936 C1. 10.09.2015.

 10. Khaliullin DT, Belinskiy AV, Popoldnev RS. Ways to increase the efficiency of using agricultural machinery in performing technological operations. Vol.1212. 2023; 12055 p. – DOI 10.1088/1755-1315/1212/1/012055.

 11. Girgidov AD. [Dissipation of mechanical energy in a round-cylindrical pipe]. Inzhenerno-stroitelnuy zhurnal. 2012; 6. 6-12 p.

 12. Zoteev VE. Parametricheskaya identifikatsiya dissipativnykh mekhanicheskikh sistem na osnove raznostnykh uravneniy. [Parametric identification of dissipative mechanical systems based on difference equations]. edited by V.P.Radchenko. Moscow: Mashinostroenie. 2009; 344 p.

 13. Rtishcheva AS. Teoreticheskie osnovy gidravliki i teplotekhniki: uchebnoe posobie. [Theoretical foundations of hydraulics and heat engineering: textbook]. Ulyanovsk. UlGTU. 2007; 171 p.

 14. Fokeeva LKh. Gidravlika i neftegazovaya gidromekhanika. Chast 2 Gidrodinamika. [Hydraulics and oil and gas hydromechanics. Part 2. Hydrodynamics]. Kazan: Kazan. un-t. 2017; 85 p.

Загрузки

Опубликован

2026-07-22

Как цитировать

Максимов , А. В., Шогенов , Ю. Х., Байгильдеева , Е. И., Зимина , Л. А. ., & Гайфуллин , И. Х. (2026). ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИССИПАТИВНЫХ ПОТЕРЬ В ГИДРАВЛИЧЕСКОМ ПРИВОДЕ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ: DOI 10.12737/2073-0462-2024-75-82 УДК 621.43. Вестник Казанского государственного аграрного университета, 19(2). извлечено от http://vestnik-kazgau.ru/index.php/vestnik/article/view/174