Mathematical modeling of dynamics of movement of the compound piston in the cylinder of the internal combustion engine


Cite item

Full Text

Abstract

Cylinder piston group is the main part of friction in the engine, where usually mechanical losses appear, that is why its work and design should be considered from the point of view of tribology. The task of designing a cylinder - piston group as a friction unit is to select the basic geometric dimensions, the profile of the guide part in the longitudinal and transverse planes, the diametric gap, the coordinates of the piston pin arrangement and the center of mass. The solution of these problems is directly dependent on the possibility of studying the complex plane-parallel motion of the piston within the piston-cylinder liner clearance in the lubricant layer. At present, compound pistons are gaining traction from forced diesel engines with increased loads on the cylinder-piston group. The study of the movement of the compound pis-ton must include the solution of interrelated tasks: the investigation of the motion of the piston crown with a set of piston rings and the study of the motion of the piston skirt, taking into account the effect of the rocking motion of the connecting rod on it. The derivation of the equations of motion of all components of the piston and connecting rod is given in the article. Their combined solution and the resulting equations allow us to investigate the transverse motion of the crown of the composite piston and to evaluate the operation of the piston rings, and also taking into account the hydrodynamic lubrication of the skirt, to carry out a comprehensive study of the state of the skirt of the compound piston and, first and foremost, to investigate the influence of its basic design parameters on the conditions of the hydrodynamic grease. The developed mathematical model will allow on the basis of complex research the influence of the above parameters to develop a composite piston design that provides high technical and economic parameters of the engine.

About the authors

S. V Smirnov

Peoples' Friendship University of Russia

PhD in Engineering

A. R Makarov

Peoples' Friendship University of Russia

PhD in Engineering

R. Kh Abu-Nidzhim

Peoples' Friendship University of Russia

PhD in Engineering

References

  1. Москаленко И.Н., Доценко В.Н., Белогуб А.В., Дойкин А.А. Динамика поршня двигателя внутреннего сгорания // Вестник ЮУрГУ, серия «Машиностроение». 2013. Т.13, № 2. С. 28-36.
  2. B. Littlefair, M. De La Cruz, R. Mills, S. Theodossiades, Lubrication of a flexible piston skirt conjunction subjected to thermo-elastic deformation: A combined numerical and experimental investigation // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J (2013). Р. 69-81.
  3. M. Perera, S. Theodossiades, H. Rahnejat, A multi-physics multi-scale approach in engine design analysis // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Multi-bodyDyn. 221 (3) (2007). Р. 335-348.
  4. M. Perera, S. Theodossiades, H. Rahnejat, Elasto-multi-body dynamics of internal combustion engines with tribological conjunctions // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part K: Multi-body Dyn. 224 (3) (2010). Р. 261-277.
  5. N. Dolatabadi, S. Theodossiades, S.J. Rothberg, On the identification of piston slap events in internal combustion engines using tribodynamic analysis combustion engines using tribodynamic analysis // Mechanical Systems and Signal Processing, 58-59 (2015). Р. 308-324.
  6. Nodar Davitashvili, Valeh Bakhshaliev, Dynamic Research of Crank-Piston Mechanism with Clearances in Two Kinematic Pairs // Springer, 2016, рр. 17-75.
  7. Макаров А.Р., Смирнов С.В., Осокин С.В. Математическое моделирование движения поршня в цилиндре // Известия МГТУ МАМИ. 2014. № 2 (20). Т.1. С. 24-30.
  8. Рождественский Ю.В., Гаврилов К.В. Современные конструкции поршней для тепловых двигателей. Челябинск: ЮУрГУ, 2009. 50 c.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2017 Smirnov S.V., Makarov A.R., Abu-Nidzhim R.K.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


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».