Local abrasive wear in automobile internal combustion engines. Monograph
(Локальный абразивный износ в автомобильных двигателях внутреннего сгорания. Монография)

LAP LAMBERT Academic Publishing
Chisinau, Republic of Moldova Europe, 2021. - 80 p.
ISBN: 978-620-4-72743-1

Alexander Khrulev, Olexii Saraiev
(Александр Хрулев, Алексей Сараев)

Abstract

The book discusses a previously unremarked mechanism of local abrasive wear in internal combustion engines caused by the redistribution of dust particles in the intake pipes under the action of centrifugation when the air flow is turned into the side outlets. The features of the process of retaining particles in modern air filters are described, it is shown that filters do not provide complete air purification, and a small amount of abrasive particles inevitably enters the engine. A "radius" model for calculating the trajectory of a single particle with a deviation from the streamlines of air moving along the radius is presented. The obtained simulation results showed a significant effect of the particle size, air velocity and outlet angle on the redistribution of particles along the channels, including the real intake manifold of the internal combustion engine. A simulation of a 2-phase flow of air with particles by the finite volume method was carried out, which generally confirmed the data obtained using the radius model. Based on the results of expert studies of the failure causes in automobile engines, local abrasive wear in individual cylinders has been confirmed. This phenomenon characterizes the mechanism of abrasive wear caused by an exclusively local increase in the abrasive action of particles, which can lead to catastrophic wear in the engine with quite normal air filtration and wear resistance of rubbing parts. It is noted that the discovered patterns of local abrasive wear should be taken into account not only in expert studies of the failure causes, but also in the design, production and operation of automobile engines.

Аннотация

В книге рассмотрен ранее не отмеченный механизм локального абразивного износа в двигателях внутреннего сгорания, вызываемый перераспределением частиц пыли во впускных трубопроводах под действием центрифугирования при повороте воздушного потока в боковые отводы. Описаны особенности процесса задержания частиц в современных воздушных фильтрах, показано, что фильтры не обеспечивают полную очистку воздуха, и небольшое количество абразивных частиц неизбежно попадает в двигатель. Приведена "радиусная" модель расчета траектории движения единичной частицы с отклонением от линий тока воздуха, движущегося по радиусу. Полученные результаты моделирования показали существенное влияние размера частицы, скорости воздуха и угла отвода на перераспределение частиц по каналам, в том числе, реального впускного коллектора ДВС. Выполнено моделирование 2-фазного течения воздуха с частицами методом конечных объемов, в целом подтвердившее данные, полученные с помощью радиусной модели. По результатам экспертных исследований причин неисправностей автомобильных двигателях подтвержден локальный абразивный износ в отдельных цилиндрах. Данное явление характеризует механизм абразивного износа, вызванный исключительно локальным усилением абразивного действия частиц, что может привести к катастрофическому износу в двигателе при вполне нормальной фильтрации воздуха и износостойкости трущихся деталей. Отмечено, что обнаруженные закономерности локального абразивного износа должны учитываться не только при экспертных исследованиях причин неисправностей, но также при контруировании, производстве и эксплуатации автомобильных двигателей.