Methods for modeling damage in internal combustion engines of vehicles
(Методи моделювання пошкоджень в двигунах внутрішнього згоряння транспортних засобів)

Alexander Khrulev (Александр Хрулев)
Oleksii Saraiev (Олексій Сараєв)
Irina Saraieva (Ірина Сараєва)

Abstract

The work further developed, improved and updated methods that allow the researcher (expert) to formalize the processes of faults and damage in internal combustion engines of vehicles in cases of breakage of their operating conditions. Mathematical and computer models have been developed, solved and studied, namely: a model of changes in pressure (compression) in cylinders during its diagnosis; model of the development of local abrasive wear in cylinders depending on the redistribution of dust particles in the intake pipes at different radius of the air flow turning in the intake manifolds; model for calculating the trajectory of a single particle with deviation from the air flow lines when moving along the radius in the intake manifold channels; models of the occurrence and development of damage when different types of liquids enter the engine cylinder (hydrolock) and the dependence of the magnitude of the connecting rod deformation on the filling ratio of the combustion chamber with liquid is obtained; models of overheating of the piston and cylinder head walls in the event of a cooling system failure; model of local thermal damage to the intake valve when a modern automatic valve timing control system fails; model of damage to crankshaft bearings when pressure in the engine lubrication system emergency decreases. The developed models and methods make it possible to objectively assess the causes and development of faults and failures in the internal combustion engine of vehicles through calculations during expert studies. For experts, researchers, designers and engineers for the operation of internal combustion engines of vehicles, applicants for higher education (students, graduate students).

Аннотация

У роботі отримали подальший розвиток, удосконалені та оновлені методи, які дозволяють досліднику (експерту) формалізувати процес розвитку несправності та пошкоджень в двигунах внутрішнього згоряння транспортних засобів у випадках порушень умов їх експлуатації. Розроблені, вирішені та досліджені математичні і комп’ютерні моделі, а саме: модель зміни тиску (компресії) в циліндрі під час його діагностування; модель розвитку локального абразивного зносу у циліндрах в залежності від перерозподілу частинок пилу у впускних трубопроводах при різних радіусах повороту повітряного потоку у впускних колекторах; модель розрахунку траєкторії руху одиничної частинки з відхиленням від ліній течії повітря при русі по радіусу впускного колектору; моделі виникнення та розвитку ушкоджень при попаданні в циліндр двигуна різних видів рідин (гідроудару) і отримано залежність величини деформації стержня шатуна від обсягу заповнення камери згоряння рідиною; моделі перегріву поршня та стінок головки циліндра при відмові системи охолодження; модель локального термічного пошкодження впускного клапана при відмові сучасної системи автоматичного регулювання фаз газорозподілу; модель пошкоджень підшипників колінчастого валу у випадку зниження тиску у системі змазки двигуна. Розроблені моделі та методи дозволяють об’єктивно, шляхом розрахунку при проведенні експертних досліджень оцінити причини та розвиток несправності двигуна внутрішнього згоряння транспортних засобів. Для експертів, дослідників, конструкторів і інженерів з експлуатації двигунів внутрішнього згоряння транспортних засобів, здобувачів вищої освіти (студентів, аспірантів).