DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2020.3(34).266-274
Investigation of the Heat Transfer Process in Internal Combustion Engine Cylinders
About the Authors
Volodumur Suvolapov, Senior Lecturer, National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
Andriy Novitskiy, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
Vasul Khmelevski, Associate Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technics Sciences), National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
Oleksandr Bustruy, Senior Lecturer, National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
Abstract
The article analyzes scientific publications and literary studies of heat transfer processes in cylinders of internal combustion engines. The research of temperature fields in engines during their operation at different modes with the use of a software package and calculation module is presented. The results of modeling and thermo-metering in homogeneous and laminated engine cylinder liners are analyzed. Graphic dependencies and temperature distribution by cylinder wall thickness at maximum and minimum temperature on cylinder surface are given.
On the basis of researches it is established that at laminating and pressing of inserts temperature fields in the engine cylinder change, temperature on an internal surface of the cylinder increases at laminating on 6,5 °С, and at pressing - on 4,5 °С. This is explained by the fact that the contact layer during plastification is in the zone of non-stationary mode, and when pressing the contact layer is in the zone of stationary mode and thus increases the thickness of the cylinder by 2 millimeters. It is established that the difference of minimum and maximum temperatures on the inner surface of the cylinder practically remains the same as that of a homogeneous cylinder.
Thus, modeling becomes the most effective scientific tool in the development and implementation of long-term evaluation of options for improving ICE.
Keywords
engine, sleeve, repair, restoration, plating, heat transfer
Full Text:
PDF
References
1. Aulin, V.V. & Hrynkiv, A.V. (2015). Problemy pidvyshchennia ekspluatatsiinoi nadiinosti ta mozhlyvosti udoskonalennia stratehii tekhnichnoho obsluhovuvannia mobilnoi silskohospodarskoi tekhniky [Problems increase of operational reliability and the possibility of improvement maintenance service strategies the mobile of agricultural machinery]. Tekhnika v sil's'kohopodars'komu vyrobnytstvi, haluzeve mashynobuduvannia, avtomatyzatsiia. Zbirnyk naukovykh prats' KNTU – Machinery in agricultural production, industry machine building, automation. Collected works of KNTU. Vol. 28, 126-131 [in Ukrainian].
2. Heruk, C.M. & Fedirko, P.P. (2018). Vidnovlennia otvoriv u korpusnykh detaliakh metodom plastynuvanniam [Renovation of openings in body parts by the method of plates]. Kramarovski reading: V Mizhnar. nauk.-tekhn. konf. (22-23 liutoho 2018 r.) – International Scientific and Technical Conference. (pp. 189–191). Kyiv: Vydavnychyj tsentr NUBiP Ukrainy [in Ukrainian].
3. Hrankin, S.H. & Hrankina, O.V. (2013). Obhruntuvannia rezhymiv rozkochuvannia pry remonti detalei platynuvanniam [Grounding the modes of surface plastic deformation during parts repair by plate setting]. Pratsi Tavriiskoho DATU – Works of Tavriya TSAU, 13, 3, 38–45 [in Ukrainian].
4. Diachenko, N.Kh., Dashkov, S.N., Kostyn, A.K. & Buryn, M.M. (1969). Teploobmen v dvyhateliakh y teplonapriazhennost ykh detalei [Heat transfer in engines and heat density of their parts]. Yzd-vo «Mashynostroenye» Lenyhrad [in Russian].
5. Zavorotkin E.A. (2012). Sovershenstvovanie tehnologi vosstanovlenija blokov cilindrov iz aljuminievyh splavov postanovkoj remontnyh chugunnyh gil'z [Improvement of the technology for the restoration of cylinder blocks from aluminum alloys by installing repair cast iron liners]. Extended abstract of Doctor's thesis. Sankt-Peterburg. 2012. 18 s. [in Russian].
6. Zaharov, Ju.A. & Bulatov, R.R. (2015). Vosstanovlenie rabochej poverhnosti gil'z cilindrov dvigatelej vnutrennego sgoranija avtomobilej [Restoration of the working surface of the cylinder liners of internal combustion engines of cars]. Tehnicheskie nauki. «Molodoj uchenyj» – Technical science. "Young Scientist", 5 (85), 145–147. [in Russian].
7. Novyts'kyj, A.V. (2014). Monitorynh tendentsij rozvytku systemy tekhnichnoho obsluhovuvannia i remontu sil's'kohospodars'koi tekhniky [Monitoring of development trends in the system of maintenance and repair of agricultural machinery]. Tekhnichnyj servis ahropromyslovoho, lisovoho ta transportnoho kompleksiv – Technical service of agro-industrial, forest and transport complexes, 1 (2), 41-48. [in Ukrainian].
8. Savchenko, N.F. (2012). Sovershenstvovanie remontnyh rabot s ispol'zovaniem tehnologii plastinirovanija [Improvement of repair work using plating technology]. Physical and computer technologies: 18 Mezhd. nauchn.-tehn. konferencia – International Scientific and Practical Conference. (pp. 101-103). Har'kov: HNPK “FJeD” [in Russian].
9. Savchenko, N. F. (2017). Tehnologija plastinirovanija dlja povyshenija korrozionnoj ustojchivosti izdelij [Plating technology to improve the corrosion resistance of products]. New and unconventional technologies in resource and energy saving: Mezhd. nauchn.-tehn. konf. (20–22 sent. 2017 g.) – International Scientific and Practical Conference. (pp. 148). Odessa: ONPU [in Russian].
10. Sobolev, N.I. & Titunin, B.A. (1987). Plastinirovanie detalej mashin [Plating machine parts]. Lenigrad : Izd-vo «Mashinostroenie». [in Russian].
11. Sorokin,N.A., Tarapon, A.G. & Ternavskij, V.O. (1997). Programmnyj kompleks dlja modelirovanija processov teplomassoperenosa pri avarijnyh situacijah [A software package for modeling heat and mass transfer processes in emergency situations]. Metody i sredstva komp'juternogo modelirovanija IPMJe NANU: sb. trudov – Methods and means of computer modeling IPME NASU: collection of articles. works. Kiev.58 - 60 [in Russian].
GOST Style Citations
- Аулін В.В., Гриньків А.В. Проблеми підвищення експлуатаційної надійності та можливості удоскона. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування: зб. наук. пр. Кіровогр. нац. техн. ун-ту. 2015. Вип. 28. С. 126-131.
- Герук C.М., Федірко П.П. Відновлення отворів у корпусних деталях методом пластинуванням. Крамаровські читання: зб. тез доповідей V Міжнар. наук.-техн. конф., 22-23 лютого 2018 р. К.: Видавничий центр НУБіП України, 2018. С. 189-191.
- Гранкін С.Г., Гранкіна О.В. Обгрунтування режимів розкочування при ремонті деталей платинуванням. Праці Таврійського ДАТУ. 2013. Вип. 13, т. 3. С. 38–45.
- Дьяченко Н.Х., Дашков С. Н., Костин А. К., Бурин М. М. Теплообмен в двигателях и теплонапряженность их деталей. Изд-во «Машиностроение» Лениград, 1969. 247 с.
- Завороткин Е.А. Совершенствование технологи восстановления блоков цилиндров из алюминиевых сплавов постановкой ремонтных чугунных гильз: автореф. дис. на соискание научн. степени канд. техн. наук: 05.20.03. Санкт-Петербург. 2012. 18 с.
- Захаров Ю.А., Булатов Р.Р. Восстановление рабочей поверхности гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Технические науки. «Молодой учeный». 2015. № 5 (85) С. 145–147.
- Новицький А.В. Моніторинг тенденцій розвитку системи технічного обслуговування і ремонту сільськогосподарської техніки. Технічний сервіс агропромислового, лісового та транспортного комплексів. 2014. №1 (2). С. 41-48.
- Савченко Н.Ф. Совершенствование ремонтных работ с использованием технологии пластинирования. Физические и компьютерные технологии: труды 18-й Межд. научн.-техн. конференции. Харьков: ХНПК “ФЭД”, 2012. С. 101–103.
- Савченко Н. Ф. Технология пластинирования для повышения коррозионной устойчивости изделий. Новые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбережении : Материалы межд. научн.-техн. конф., 20–22 сент. 2017 г. Одесса: ОНПУ, 2017. 148 с.
- Соболев Н. И., Титунин Б. А. Пластинирование деталей машин. Лениград: Изд-во «Машиностроение», 1987. 224 с.
- Сорокин Н.А., Тарапон А.Г., Тернавский В.О. Программный комплекс для моделирования процессов тепломассопереноса при аварийных ситуациях. Методы и средства компьютерного моделирования ИПМЭ НАНУ: сб. трудов. К., 1997. С. 58–60.
Copyright (c) 2020 Volodumur Suvolapov, Andriy Novitskiy, Vasul Khmelevski, Oleksandr Bustruy
Investigation of the Heat Transfer Process in Internal Combustion Engine Cylinders
About the Authors
Volodumur Suvolapov, Senior Lecturer, National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
Andriy Novitskiy, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
Vasul Khmelevski, Associate Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technics Sciences), National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
Oleksandr Bustruy, Senior Lecturer, National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Aulin, V.V. & Hrynkiv, A.V. (2015). Problemy pidvyshchennia ekspluatatsiinoi nadiinosti ta mozhlyvosti udoskonalennia stratehii tekhnichnoho obsluhovuvannia mobilnoi silskohospodarskoi tekhniky [Problems increase of operational reliability and the possibility of improvement maintenance service strategies the mobile of agricultural machinery]. Tekhnika v sil's'kohopodars'komu vyrobnytstvi, haluzeve mashynobuduvannia, avtomatyzatsiia. Zbirnyk naukovykh prats' KNTU – Machinery in agricultural production, industry machine building, automation. Collected works of KNTU. Vol. 28, 126-131 [in Ukrainian].
2. Heruk, C.M. & Fedirko, P.P. (2018). Vidnovlennia otvoriv u korpusnykh detaliakh metodom plastynuvanniam [Renovation of openings in body parts by the method of plates]. Kramarovski reading: V Mizhnar. nauk.-tekhn. konf. (22-23 liutoho 2018 r.) – International Scientific and Technical Conference. (pp. 189–191). Kyiv: Vydavnychyj tsentr NUBiP Ukrainy [in Ukrainian].
3. Hrankin, S.H. & Hrankina, O.V. (2013). Obhruntuvannia rezhymiv rozkochuvannia pry remonti detalei platynuvanniam [Grounding the modes of surface plastic deformation during parts repair by plate setting]. Pratsi Tavriiskoho DATU – Works of Tavriya TSAU, 13, 3, 38–45 [in Ukrainian].
4. Diachenko, N.Kh., Dashkov, S.N., Kostyn, A.K. & Buryn, M.M. (1969). Teploobmen v dvyhateliakh y teplonapriazhennost ykh detalei [Heat transfer in engines and heat density of their parts]. Yzd-vo «Mashynostroenye» Lenyhrad [in Russian].
5. Zavorotkin E.A. (2012). Sovershenstvovanie tehnologi vosstanovlenija blokov cilindrov iz aljuminievyh splavov postanovkoj remontnyh chugunnyh gil'z [Improvement of the technology for the restoration of cylinder blocks from aluminum alloys by installing repair cast iron liners]. Extended abstract of Doctor's thesis. Sankt-Peterburg. 2012. 18 s. [in Russian].
6. Zaharov, Ju.A. & Bulatov, R.R. (2015). Vosstanovlenie rabochej poverhnosti gil'z cilindrov dvigatelej vnutrennego sgoranija avtomobilej [Restoration of the working surface of the cylinder liners of internal combustion engines of cars]. Tehnicheskie nauki. «Molodoj uchenyj» – Technical science. "Young Scientist", 5 (85), 145–147. [in Russian].
7. Novyts'kyj, A.V. (2014). Monitorynh tendentsij rozvytku systemy tekhnichnoho obsluhovuvannia i remontu sil's'kohospodars'koi tekhniky [Monitoring of development trends in the system of maintenance and repair of agricultural machinery]. Tekhnichnyj servis ahropromyslovoho, lisovoho ta transportnoho kompleksiv – Technical service of agro-industrial, forest and transport complexes, 1 (2), 41-48. [in Ukrainian].
8. Savchenko, N.F. (2012). Sovershenstvovanie remontnyh rabot s ispol'zovaniem tehnologii plastinirovanija [Improvement of repair work using plating technology]. Physical and computer technologies: 18 Mezhd. nauchn.-tehn. konferencia – International Scientific and Practical Conference. (pp. 101-103). Har'kov: HNPK “FJeD” [in Russian].
9. Savchenko, N. F. (2017). Tehnologija plastinirovanija dlja povyshenija korrozionnoj ustojchivosti izdelij [Plating technology to improve the corrosion resistance of products]. New and unconventional technologies in resource and energy saving: Mezhd. nauchn.-tehn. konf. (20–22 sent. 2017 g.) – International Scientific and Practical Conference. (pp. 148). Odessa: ONPU [in Russian].
10. Sobolev, N.I. & Titunin, B.A. (1987). Plastinirovanie detalej mashin [Plating machine parts]. Lenigrad : Izd-vo «Mashinostroenie». [in Russian].
11. Sorokin,N.A., Tarapon, A.G. & Ternavskij, V.O. (1997). Programmnyj kompleks dlja modelirovanija processov teplomassoperenosa pri avarijnyh situacijah [A software package for modeling heat and mass transfer processes in emergency situations]. Metody i sredstva komp'juternogo modelirovanija IPMJe NANU: sb. trudov – Methods and means of computer modeling IPME NASU: collection of articles. works. Kiev.58 - 60 [in Russian].
GOST Style Citations
- Аулін В.В., Гриньків А.В. Проблеми підвищення експлуатаційної надійності та можливості удоскона. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування: зб. наук. пр. Кіровогр. нац. техн. ун-ту. 2015. Вип. 28. С. 126-131.
- Герук C.М., Федірко П.П. Відновлення отворів у корпусних деталях методом пластинуванням. Крамаровські читання: зб. тез доповідей V Міжнар. наук.-техн. конф., 22-23 лютого 2018 р. К.: Видавничий центр НУБіП України, 2018. С. 189-191.
- Гранкін С.Г., Гранкіна О.В. Обгрунтування режимів розкочування при ремонті деталей платинуванням. Праці Таврійського ДАТУ. 2013. Вип. 13, т. 3. С. 38–45.
- Дьяченко Н.Х., Дашков С. Н., Костин А. К., Бурин М. М. Теплообмен в двигателях и теплонапряженность их деталей. Изд-во «Машиностроение» Лениград, 1969. 247 с.
- Завороткин Е.А. Совершенствование технологи восстановления блоков цилиндров из алюминиевых сплавов постановкой ремонтных чугунных гильз: автореф. дис. на соискание научн. степени канд. техн. наук: 05.20.03. Санкт-Петербург. 2012. 18 с.
- Захаров Ю.А., Булатов Р.Р. Восстановление рабочей поверхности гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Технические науки. «Молодой учeный». 2015. № 5 (85) С. 145–147.
- Новицький А.В. Моніторинг тенденцій розвитку системи технічного обслуговування і ремонту сільськогосподарської техніки. Технічний сервіс агропромислового, лісового та транспортного комплексів. 2014. №1 (2). С. 41-48.
- Савченко Н.Ф. Совершенствование ремонтных работ с использованием технологии пластинирования. Физические и компьютерные технологии: труды 18-й Межд. научн.-техн. конференции. Харьков: ХНПК “ФЭД”, 2012. С. 101–103.
- Савченко Н. Ф. Технология пластинирования для повышения коррозионной устойчивости изделий. Новые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбережении : Материалы межд. научн.-техн. конф., 20–22 сент. 2017 г. Одесса: ОНПУ, 2017. 148 с.
- Соболев Н. И., Титунин Б. А. Пластинирование деталей машин. Лениград: Изд-во «Машиностроение», 1987. 224 с.
- Сорокин Н.А., Тарапон А.Г., Тернавский В.О. Программный комплекс для моделирования процессов тепломассопереноса при аварийных ситуациях. Методы и средства компьютерного моделирования ИПМЭ НАНУ: сб. трудов. К., 1997. С. 58–60.