Calculation of the required minimum of a motor oil level on cylinder-piston group moving surfaces of the automotive diesel

封面

如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: Theme of this article is actual because issues of the reliable and cost-effective opera-tion of augmented automotive piston engines are still not solved. An important aspect of solving the problem is rational oil supply of the cylinder-piston group.

AIMS: The purpose of this work is the required minimum motor oil level estimation for the hydrodynamic lubrication of the “cylinder-piston skirt” pair. There were set and solved the tasks of determining the volume of motor oil capable of filling: 1) cavities of the flat-topped surface of the cylinder; 2) a raised surface of the piston skirt and 3) the piston skirt clearance. The object of study is an automotive diesel.

METHODS: Three types of analytical determination of the total volume of the cavities of the rough surface and the piston skirt clearance were used as methods for estimation of a motor oil level.

RESULTS: It was found, that the estimation with the well known formula for oil volume (a method 1) gives the overevaluated result of oil level estimation, in comparison with methods 2 and 3, which taking into account the real geometry of cavities and roughness parameters. The advantage of method 3 was determened by criteria of generalization and of simplicity to apply. Using the method 3, the estimated volume of motor oil ensured the hydrodynamic lubrication mode of the “cylinder – piston skirt” pair of the object of study was obtained.

CONCLUSION: The analytical expressions obtained by method 3 can be recommended to optimize the piston engine lubrication systems for reducing the friction and wear losses as well as to minimize a risk of oil starvation and increased oil consumption through burning.

作者简介

Sergey Putintsev

Bauman Moscow State Technical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: putintsev50@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3793-7273
SPIN 代码: 3124-0375

Doctor of Engineering Sciences, Professor

俄罗斯联邦, 5, 2-nd Baumanskaya, Moscow, 105005

Sergey Anikin

Military Academy of Space Defense n.a. G.K. Zhukov

Email: s.a.anikin@mail.ru

candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

俄罗斯联邦, Tver

Sofia Demenkova

Bauman Moscow State Technical University

Email: at-demenkov0@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0846-3910
SPIN 代码: 6835-5323

Bachelor of Engineering and Technology

俄罗斯联邦, 5, 2-nd Baumanskaya, Moscow, 105005

Sofya Strelnikova

Mechanical Engineering Research Institute

Email: sofya.s.strelnikova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4787-4605
SPIN 代码: 6332-1272

Junior Researcher

俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Walch S, Hick H, Edtmayer J, et al. Multimethod concept for continuous wear-analysis of the piston group. SAE Technical Paper. 2018;(2018-01-0839). doi: 10.4271/2018-01-0839
  2. Tormos B, Martín J, Carreño R, Ramírez L. A general model to evaluate mechanical losses and auxiliary energy consumption in reciprocating internal combustion engines. Tribology International. 2018;123:161–179. doi: 10.1016/j.triboint.2018.03.007
  3. Wróblewski E, Finke S, Babiak M. Investigation of friction loss in internal combustion engine of experimental microgeometry piston bearing surface. Journal of KONES. 2017;24(2):307–313. doi: 10.5604/01.3001.0010.2951
  4. Meng Z, Ahling S, Tian T. Study of the Effects of Oil Supply and Piston Skirt Profile on Lubrication Performance in Power Cylinder Systems. SAE Technical Paper. 2019;(2019-01-2364). doi: 10.4271/2019-01-2364
  5. Li H, Liu H, Jiang S, Chang J. A study on the oil transport in piston skirt-cylinder liner under fully flooded conditions using improved SPH simulations. Engineering Analysis with Boundary Elements. 2019;109:176-186. doi: 10.1016/j.enganabound.2019.09.017
  6. Putintsev SV, Anikin SA, Ratnikov AS. Analitiko-raschetnoe sopostavlenie gladkoi i sherokhovatoi poverkhnostei treniya tsilindra porshnevogo dvigatelya s pozitsii gidrodinamiki i tribologii. Avtomobil’naya promyshlennost’. 2018;(7):13–17. (In Russ).
  7. Pashkevich VM, Afanevich VV. Computer modeling and analysis of surface lubricant capacitance. Vestnik Mogilevskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2006;(1):198–204. (In Russ).
  8. Kuznetsov VР, Dmitrieva OV. Modelirovanie i issledovanie formirovaniya ploskovershinnogo mikrorel’efa poverkhnostei treniya so smazochnymi mikrokarmanami pri mnogotselevoi obrabotke detalei. Bulletin of Tomsk Polytechnic University. 2011; 319(2):35–40. (In Russ).
  9. Minakov AP, Yashchuk OV, Sokolov VN, Pavlovich VP. Analiticheskii obzor metodik opredeleniya masloemkosti poverkhnosti zerkala gil’zy dvigatelya vnutrennego sgoraniya. Vestnik mashinostroeniya. 1999;(10):14–16.
  10. Baranov VL, Dronov EA, Lavrukhin VN, Tret’yakov NV. Finish machining the inner surface of cylinder of explosion engine. Izvestiya Tul’skogo Gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. 2016;(12-2):15–21. (In Russ).
  11. Putintsev SV, Ageev AG. Rezul’taty modelirovaniya deformatsii yubki porshnya bystrokhodnogo dizelya ot deistviya gidrodinamicheskogo davleniya masla. Dvigatelestroenie. 2015; 261(3):18–21. (In Russ).
  12. Mitin IV, Nepogod’ev AV. Novyi metod izmereniya ispareniya masla pri ispytaniyakh DVS. Dvigatelestroenie. 1981;(8):45–47. (In Russ).

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Illustration of the main dimensions of the CPG parts (а) involved in the calculations and taking into account the roughness of the cylinder (b), the regular microrelief of the piston skirt (c), as well as the length of the arc of the cylinder circumference perceiving the action of the lateral force of the piston (d): 1 – cylinder; 2 – piston.

下载 (85KB)
索引源数据
3. Fig. 2. 3D model of roughness on the sweep of the inner surface of the cylinder (a) with the sections «node» (b) and «interstitial groove» (c): X, Y, Z – coordinates in the direction of the sweep, the central axis and the depth of the cylinder wall, respectively.

下载 (330KB)
索引源数据
4. Fig. 3. The calculation scheme, which (for a better representation of the dimensions) shows two adjacent single fragments of roughness, for determining the oil volumes in the cavities of the rough inner surface of the prototype diesel cylinder according to the method 2: (all the linear dimensions here and further on the calculation schemes are given in mm).

下载 (74KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Calculation scheme for determining oil volumes in the cavities of the rough inner surface of the cylinder according to the method 3.

下载 (65KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Additional calculation scheme for determining the volume of the half-groove.

下载 (50KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Calculation scheme for determining the area and volume of oil in the piston skirt clearance for the general case of an arbitrary position of the piston in the cylinder: 1 − cylinder; 2 – piston skirt.

下载 (33KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Calculation scheme for determining the area and volume of cavities (grooves) of regular microrelief on the piston skirt surface.

下载 (31KB)
索引源数据

版权所有 © Putintsev S.V., Anikin S.A., Demenkova S.P., Strelnikova S.S., 2022

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».