ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ СИСТЕМЫ ВПУСКА НА ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ ПЫЛИ И ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ СОВРЕМЕННЫХ ДВС

А. Э. Хрулев, С. А. Дмитриев

Аннотация


В условиях жестких ограничений, накладываемых на конструкцию ДВС экономическими и экологическими требованиями, имеется риск нештатного и незапланированного снижения ресурса ДВС вследствие повышенного абразивного износа. В соответствие с этим цель работы сформулирована как исследование типовых конструкторских решений впускных каналов ДВС с точки зрения их влияния на абразивный износ деталей. При определении возможных источников абразивных частиц было выявлено, что получившие широкое распространение воздушные фильтры из волокнистых материалов обладают свойством пропуска пыли при сильном загрязнении. В связи с этим для типового элемента впускного канала была разработана методика расчета криволинейного движения частицы по линии тока воздуха с учетом действующих сил вблизи бокового отвода из канала. Расчет с допущением о движении воздуха по радиусу показал, что в результате центрифугирования частица пыли отклоняется от линии тока воздуха и переходит на больший радиус тем сильнее, чем больше ее размер и скорость воздуха. Оценка достоверности результатов расчета выполнена путем численного моделирования двухфазного течения с помощью програмного комплекса ANSYS. Получено совпадение результатов расчета движения частицы с результатами моделирования в диапазоне наиболее разрушительных при абразивном износе размеров частиц 10-20 мкм с точностью не хуже +20%. Сравнение результатов расчета и моделирования с опытными данными выполненных исследований причин неисправностей ДВС подтвердило, что во впускной системе за счет неравномерного распределения частиц может возникнуть локальный абразивный износ в одном или нескольких цилиндрах. На основании полученных результатов сформулированы рекомендации по повышению надежности и ресурса ДВС в эксплуатации, включая необходимость не только учета процессов центрифугирования пыли при проектировании, но и возможного уточнения регламентов обслуживания уже существующих ДВС.

Ключевые слова


двигатель внутреннего сгорания; абразивный износ; впускной коллектор; частица; инерция; центрифугиро-вание

Полный текст:

PDF

Литература


Григорьев М.А. Износ и долговечность автомобильных двигателей [Текст] / М.А. Григорьев, Н.Н. Пономарев. - М.: Машиностроение, 1976. – 248 с.

Мигаль В.Д. Техническая диагностика автомобильных двигателей. Т.3. Практические основы диагностирования [Текст] / В.Д. Мигаль. - Харьков: Майдан, 2014. - 444 с.

Lakshminarayanan P.A. Critical component wear in heavy duty engines [Text] / P.A. Lakshminarayanan, N.S. Nayak. - Singapore, John Wiley & Sons Ltd., 2011. - 424 p.

Yamagata H. The science and technology of materials in automotive engines [Text] / Yamagata H. - Cambridge: Woodhead Publishing Ltd, 2005. – 331 p.

Мышкин Н.К. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии [Текст] / Н.К. Мышкин, М.И. Петроковец. - М.: Изд–во Физматлит, 2007. – 368 с.

Шаповалов В.В. Триботехника [Текст] / под ред.В.В.Шаповалова. - Ростов н/Д.: Изд–во "Феникс", 2017. – 348 с.

Rahnejat H. Tribology and Dynamics of Engine and Powertrain: Fundamentals, Applications and Future Trends [Text] / H. Rahnejat. - Cambridge: Woodhead Publishing, 2010. - 1018 p.

Hoag K.L. Vehicular Engine Design. Powertrain [Text] / K.L. Hoag. - Wien: Springer-Verlag, 2006. - 223 p.

Хрулев А.Э. Экспертиза технического состояния и причины неисправностей автомобильной техники [Текст] / В.Б. Дроздовский, С.К. Лосавио, А.Э. Хрулев. - М.: Издательство АБС, 2019. – 966 с.

Хрулев А.Э. Ремонт двигателей зарубежных автомобилей [Текст] / А.Э. Хрулев. - М.: Изд–во "За Рулем", 1998. – 480 с.

Van Basshuysen R. Internal Combustion Engine. Basics, Components, Systems, and Perspectives [Text] / R. Van Basshuysen, F. Schäfer. - Warrendale: SAE International, 2004. – 812 p.

Palocz-Andresen M. Decreasing Fuel Consumption and Exhaust Gas Emissions in Transportation: Sensing, Control and Reduction of Emissions [Text] / M. Palocz-Andresen. - Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2013. - 318 p.

MS Motorservice. Техническая брошюра по фильтрам [Текст]: пер. с нем. - Neuenstadt: MS Motorservice International GmbH, 2014. - 47 c.

Sutherland K. Filters and Filtration Handbook. 5-th Edition [Text] / K. Sutherland. - Burlington: Elsevier Ltd, 2008. -523p. 15. Хрулев А. Гарантийный возраст дожития [Текст] / А. Хрулев, Ю. Буцкий // АБС Авто. - 2017. - 07. C. 46–50.

Основы фильтрации: Часть 1 [Электронный ресурс] / НПО ДСТ, 2016. – режим доступа: http://pallekb.ru/триботех ническое_значение_фильтрации/. - 20.05.2020 г.

Сказ о том, как фильтры пачкаются [Электронный ресурс] / ТИОН, 2016. – режим доступа: https://habr.com/ru/ company/tion/blog/397457/. - 20.05.2020 г.

Trautmann P. High Performance Nanofibre Coated Filter Media for Engine Intake Air Filtration [Электронный ресурс] / P. Trautmann, M. Durst, A. Pelz, N. Moser. - AFS 2005 Conference and Expo, April 10-13, 2005. - 9p. - режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/292649030_High_performance_nanofibre_coated_filter_media_for_engine_intake_air_filtration/. - 20.05.2020.

Sukhapure K. CFD Modelling and Validation of Head Losses in Pipe Bifurcations [Text] / K. Sukhapure, A. Burns, T. Mahmud, J. Spooner // 13th International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, Slovenia, 2017. - pp. 489–494.

Tang Z. Effect of Particle Size and Shape on Separation in a Hydrocyclone [Text] / Z. Tang, L. Yu, F. FWang, N. Li, Chang L., N. Cui // Water. - 2019. - 11, No.16. – 19 p. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/w11010016.

Архипов В.А. Движение частиц дисперсной фазы в несущей среде [Текст] / В.А. Архипов, А.С. Усанина. – Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2014. – 252 с.

Архипов В.А. Движение аэрозольных частиц в потоке [Текст]: Учеб. пособие / В.А. Архипов, А.С. Усанина. – Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2013. – 92 с.

NSYS Free Student Software Downloads [Электронный ресурс]/ ANSYS, Inc., 2019. – режим доступа: https://www. ansys.com/academic/free-student-products/. - 20.10.2019.

Федорова Н.Н. Основы работы в ANSYS 17 [Текст] / Н.Н. Федорова, С.А. Вальгер, М.Н. Данилов, Ю.В. Захарова. - М:. ДМК Пресс, 2017. - 210 с.

Мазо А.Б. Моделирование турбулентных течений несжимаемой жидкости [Текст] / А.Б. Мазо. - Казань: КГУ, 2007. – 106 с.

Isermann R. Combustion Engine Diagnosis: Model-based Condition Monitoring of Gasoline and Diesel Engines and their Components [Text] / R. Isermann. - Berlin: Springer-Verlag GmbH, 2017. - 303 p.




Creative Commons License
Эта работа лицензирована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.