FEATURES OF MODELING THE TEMPERATURE CONDITION OF THE INTAKE VALVES OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINES IN THE TASKS OF SEARCHING FOR THE CAUSES OF FAILURES
Наукові журнали НАУ
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
FEATURES OF MODELING THE TEMPERATURE CONDITION OF THE INTAKE VALVES OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINES IN THE TASKS OF SEARCHING FOR THE CAUSES OF FAILURES
ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО СОСТОЯНИЯ ВПУСКНЫХ КЛАПАНОВ ДВС В ЗАДАЧАХ ПОИСКА ПРИЧИН НЕИСПРАВНОСТИ ОСОБЛИВОСТІ МОДЕЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО СТАНУ ВПУСКНИХ КЛАПАНІВ ДВЗ В ЗАДАЧАХ ПОШУКУ ПРИЧИН НЕСПРАВНОСТІ |
|
| Creator |
Дмитриев, Сергей Алексеевич
Хрулев, Александр Эдуардович |
|
| Subject |
internal combustion engine; ICE; intake valve; failure; overheating; thermal processes; simu-lation; temperature calculation method
— двигатель внутреннего сгорания; ДВС; впускной клапан; неисправность; пере-грев; тепловые процессы; моделирование; методика расчета температуры — двигун внутрішнього згоряння; ДВЗ; впускний клапан; несправність; перегрів; теплові процеси; моделювання; методика розрахунку температури УДК 621.431, 621.43.016.4 |
|
| Description |
An analysis of internal combustion engine failures related to overheating and deformation of the intake valve head was performed. It is shown that despite the absence in specialized directories of the description of damage of this type, in practice they are found. However, it is not possible to explain such damage to the violation of combustion, especially in the case of «selective» damage to one of the two intake valves located side by side in the same combustion chamber. On the example of a specific engine with damage to the intake valve in the form of a classic «tulip», it has been revealed that thermal overload can be associated with a malfunction of the lift control system and the duration of the open state of the intake valves. In order to determine the possible causes of damage to the intake valves, a simulation was made of the thermal state of the intake valve under heating-cooling conditions when exposed to gas in the cylinder, air in the intake channel, contact heat exchange with the valve seat and taking into account thermal conductivity along the valve stem. When developing a method for calculating the valve temperature, it was found that using known methods to determine the contact heat exchange coefficient of a valve with a seat does not allow obtaining reliable valve temperature values, and therefore some simplifying assumptions were introduced in deriving the design ratios. To calculate the instantaneous parameters of the ICE cycle, the Lotus Engine Simulation program was used, with the help of which various operating modes were specified, including a reduced lift and an open state of one of the inlet valves in accordance with the control program. Then, by modeling the working cycle of the internal combustion engine in various modes, the instantaneous parameters of gas and air were determined, which were then used to calculate the temperature of the inlet valve. As a result of the calculations, the dependences of the valve temperature on the rotational speed, the magnitude of the lift and the duration of the open state, as well as on the width of the contact surface with the saddle were obtained. It is revealed that a failure in the control system, if it causes the engine to operate at high speeds with a reduced lift of the intake valves, can lead to their «selective» overheating and deformation observed in practice.
Выполнен анализ неисправностей ДВС, связанных с перегревом и деформацией головки впускных клапанов. С целью определения возможных причин повреждения впускных клапанов выполнено моделирование теплового состояния впускного клапана в условиях нагрева-охлаждения при воздействии газа в цилиндре, воздуха во впускном канале, контактного теплообмена с седлом и с учетом теплопроводности вдоль стержня. Путем моделирования рабочего цикла ДВС на различных режимах определены мгновенные параметры газа и воздуха, которые затем были использованы при расчете температуры клапана. В результате расчетов выявлено, что при повышении частоты вращения отказ в системе управления, вызывающий работу двигателя на больших частотах вращения с малым подъемом впускных клапанов, может приводить к их перегреву. Виконано аналіз несправностей ДВЗ, пов'язаних з перегрівом і деформацією головки впускних клапанів. Показано, що незважаючи на відсутність в спеціалізованих довідниках опису пошкоджень даного виду, на практиці вони зустрічаються. Однак пояснити такі пошкодження порушенням згоряння не вдається, особливо, в разі «виборчого» пошкодження одного з двох впускних клапанів, розташованих поруч в одній камері згоряння. На прикладі конкретного двигуна з пошкодженням впускного клапана у вигляді классічестого «тюльпана» виявлено, що термічна перевантаження може бути пов'язана з несправністю системи регулювання підйому і тривалості відкритого стану впускних клапанів. З метою визначення можливих причин пошкодження впускних клапанів виконано моделювання теплового стану впускного клапана в умовах нагріву-охолодження при впливі газу в циліндрі, повітря у впускному каналі, контактного теплообміну з сідлом і з урахуванням теплопровідності уздовж стрижня. При розробці методики розрахунку температури клапана було встановлено, що використання відомих методик для визначення коефіцієнта контактного теплообміну клапана з сідлом не дозволяє отримати достовірні значення температури клапана, в зв'язку з чим при виведенні розрахункових співвідношень були введені деякі спрощують припущення, засновані на відомих даних про температуре впускного клапана. Для розрахунку миттєвих параметрів циклу ДВЗ використовувалася програма Lotus Engine Simulation, за допомогою якої задавалися різні режими роботи, включаючи зменшені підйом і тривалість відкритого стану одного з впускних клапанів відповідно до програми регулювання. Далі шляхом моделювання робочого циклу ДВС на різних режимах визначені миттєві параметри газу і повітря, які потім були використані при розрахунку температури впускного клапана. В результаті розрахунків отримано залежності температури клапана від частоти обертання, величини підйому і тривалості відкритого стану, а також від ширини контактної поверхні з сідлом. Виявлено, що відмова в системі управління, якщо він викликає роботу двигуна на високих частотах обертання з малим підйомом впускних клапанів, може призводити до спостережуваного на практиці їх «виборчому» перегріву і деформації. |
|
| Publisher |
Національний Авиаційний Університет
|
|
| Contributor |
—
— — |
|
| Date |
2019-03-02
|
|
| Type |
—
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/PTZ/article/view/13485
10.18372/0370-2197.1(82).13485 |
|
| Source |
Проблеми тертя та зношування; № 1(82) (2019); 39-51
Scientific-Technical Journal "Problems of Friction and Wear"; № 1(82) (2019); 39-51 Проблемы трения и изнашивания; № 1(82) (2019); 39-51 |
|
| Language |
ru
|
|