Розробка моделі течії повітря з частинками пилу во впускній системі двигуна внутрішнього згоряння дорожнього транспортного засобу

Автор(и)

  • Олексій Вікторович Сараєв Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-6582-560X
  • Олександр Едуардович Хрулєв Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-6841-9225

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.230113

Ключові слова:

двигун внутрішнього згоряння, впускний колектор, двофазне течія, частинки пилу, центрифугування

Анотація

Розглянуто механізм несправності автомобільних двигунів внутрішнього згоряння, якій описує прискорений локальний знос деталей в окремих циліндрах в результаті нерівномірного розподілу у впускній системі частинок пилу, що проходять через повітряний фільтр.

З метою отримання кількісних даних про вплив конструкції впускної системи на перерозподіл пилу по циліндрах двигуна виконано математичне моделювання двофазної течії повітря з частинками пилу в типових елементах впускної системи.

Для вирішення завдання використовувався програмний комплекс ANSYS. Була розроблена методика моделювання, у якій для визначення граничних умов для пилу спочатку виконувався розрахунок течії повітря, після чого проводився розрахунок течії повітря з частинками. Розрахунки проводилися в діапазоні швидкостей повітря 5–20 м/с для розгалуження каналів з кутами відводів 45°, 90° і 135° для найбільш характерних розмірів частинок 5–30 мкм. Розрахунковим шляхом встановлено, що частинки пилу за інерцією відхиляються від ліній струму повітря і можуть проскакувати бічний відвід тим сильніше, чим більше розмір частинки, кут відведення та швидкість повітря.

Порівняння результатів моделювання з досвідченими даними підтвердило, що у впускній системі деяких двигунів шляхом нерівномірного розподілу часток виникає локальний абразивний знос в одному або декількох циліндрах, який може значно знизити ресурс. Показана необхідність врахування центрифугування і перерозподілу пилу у впускних системах при проєктуванні, модернізації, проведенні експертних досліджень з визначення причин несправностей, пов'язаних з порушенням умов експлуатації, а також для уточнення регламентів обслуговування вже існуючих двигуні

Біографії авторів

Олексій Вікторович Сараєв, Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра автомобилів

Олександр Едуардович Хрулєв, Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Кафедра автомобилів

Посилання

  1. Lakshminarayanan, P. A., Nayak, N. S. (2011). Critical component wear in heavy duty engines. John Wiley & Sons, 424. doi: https://doi.org/10.1002/9780470828847
  2. Rahnejat, H. (Ed.) (2010). Tribology and Dynamics of Engine and Powertrain: Fundamentals, Applications and Future Trends. Woodhead Publishing, 1018.
  3. Yamagata, H. (2005). The science and technology of materials in automotive engines. Woodhead Publishing, 331. doi: https://doi.org/10.1533/9781845690854
  4. Sutherland, K. (2008). Filters and Filtration Handbook. Elsevier Science, 523. doi: https://doi.org/10.1016/b978-1-85617-464-0.x0001-6
  5. Zhang, P., Duan, J., Chen, G., Wang, W. (2019). Numerical Investigation on Gas-solid Flow in a Circumfluent Cyclone Separator. Aerosol and Air Quality Research, 19 (5), 971–980. doi: https://doi.org/10.4209/aaqr.2018.05.0197
  6. Tang, Z., Yu, L., Wang, F., Li, N., Chang, L., Cui, N. (2018). Effect of Particle Size and Shape on Separation in a Hydrocyclone. Water, 11 (1), 16. doi: https://doi.org/10.3390/w11010016
  7. Van Basshuysen, R., Schäfer, F. (Eds.) (2004). Internal Combustion Engine Handbook: Basics, Components, Systems, and Perspectives. SAE International, 868.
  8. Hoag, K., Dondlinger, B. (2006). Vehicular Engine Design. Springer, 386. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-7091-1859-7
  9. Grehov, L. V., Ivaschenko, N. A., Markov, V. A. et. al.; Aleksandrova, A. A., Ivaschenko, N. A. (Eds.) (2013). Mashinostroenie. Entsiklopediya. Vol. IV–14. Dvigateli vnutrennego sgoraniya. Moscow: Mashinostroenie, 784.
  10. Greuter, E., Zima, S. (2012). Engine failure analysis. SAE International. doi: https://doi.org/10.4271/0768008859
  11. Isermann, R. (2017). Combustion Engine Diagnosis: Model-based Condition Monitoring of Gasoline and Diesel Engines and their Components. Springer, 303. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-662-49467-7
  12. Engine Air Filtration for Light, Medium, & Heavy Dust Conditions. Air Cleaners, Pre-cleaners & Inlet Hoods, Rubber Adapters/Elbows, Filter Indicators, Mounting Bands. Donaldson Company, Inc., 307. Available at: https://www.donaldson.com/content/dam/donaldson/engine-hydraulics-bulk/catalogs/air-intake/north-america/F110027-ENG/Air-Intake-Systems-Product-Guide.pdf
  13. Almeida, A. L. de, Azevedo, E. V. de, Yoshino, F. J., Oliveira, M. J. D. de, Trindade, W. R. da S. (2017). Increase of engine air filter elements service interval for medium and heavy duty vehicles by means of air induction system design optimization. Blucher Engineering Proceedings. doi: https://doi.org/10.5151/engpro-simea2017-30
  14. Trautmann, P., Durst, M., Pelz, A., Moser, N. (2005). High performance nanofibre coated filter media for engine intake air filtration. AFS 2005 Conference and Expo, 9. Available at: https://www.researchgate.net/publication/292649030
  15. Technical Filter Brochure (2014). MS Motorservice International GmbH, 47. Available at: https://mam.rheinmetall-automotive.com/mc/epaper?guid=14c0224fff44e62c
  16. Hrulev, A., Butskiy, Yu. (2017). Garantiyniy vozrast dozhitiya. Avtomobil' i servis, 7, 46–50. URL: https://www.ab-engine.ru/smi/07-2017filter.pdf
  17. Free Student Software Downloads. ANSYS. Available at: https://www.ansys.com/academic/students
  18. Fedorova, N. N., Val'ger, S. A., Danilov, M. N., Zaharova, Yu. V. (2017). Osnovy raboty v ANSYS 17. Moscow: DMK Press, 210.
  19. Durst, M., Klein, G. M., Moser, N. (2002). Filtration in Fahrzeugen: Grundlagen und Beispiele zur Luft-, Öl- und Kraftstofffiltration. Moderne Industrie, 96.
  20. Rebollo, T. C., Lewandowski, R. (2014). Mathematical and Numerical Foundations of Turbulence Models and Applications. Springer, 517. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4939-0455-6
  21. Drozdovskiy, V. B., Losavio, S. K., Hrulev, A. E. (2019). Ekspertiza tehnicheskogo sostoyaniya i prichiny neispravnostey avtomobil'noy tehniki. Moscow: Izdatel'stvo ABS, 966.
  22. Khrulev, A. E., Dmitriev, S. A. (2020). Influence of the inlet system design on dust centrifugation and the parts wear of the modern internal combustion engines. Internal Combustion Engines, 2, 73–84. doi: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.2.10
  23. Dziubak, T. (2018). Operational properties of performance engine intake air cleaners. Combustion Engines, 172 (1), 25–34. doi: https://doi.org/10.19206/ce-2018-103

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-20

Як цитувати

Сараєв, О. В., & Хрулєв, О. Е. (2021). Розробка моделі течії повітря з частинками пилу во впускній системі двигуна внутрішнього згоряння дорожнього транспортного засобу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(1 (110), 61–69. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.230113

Номер

Том 2 № 1 (110) (2021): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Olexii Saraiev, Alexander Khrulev

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.