Influence of heat-protective coatings on the temperature state of tractor diesel pistons

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The paper presents the results of thermometry of pistons with the TsNIDI type combustion chamber (CC) of the D-240 and the D-245 tractor diesel engines. Various constructive and technological measures aimed at increasing the thermal resistance of pistons are considered.

AIMS: To evaluate the effect of heat-protective coatings on the temperature state of pistons with the TsNIDI type combustion chamber.

METHODS: Motor bench tests of the D-240 and the D-245 diesel engines, equipped with pistons with heat-protective coatings (HPC) on the bottom, were carried out. In the process of research, the influence of the HPC on the thermal state of the pistons as well as on the power and economic indicators of these diesel engines was studied.

RESULTS: It is established that hard anodizing leads to a slight decrease in temperatures and their differences at characteristic points of the piston in stationary and non-stationary diesel operation modes. It is noted that the slow rise in temperature at the bottom of the piston is caused by a decrease in the amount of heat supplied to it due to the low thermal conductivity of the oxide layer. It is shown that the PN85Yu15 gas-plasma coating leads to a significant decrease in temperatures and their differences along the piston bottom. It is determined that this coating helps to reduce the specific effective fuel consumption due to the reduction of the ignition delay period in the combustion process. It is noted that a slower growth rate of temperatures and their differences, especially in the zone of the edge of the CC, should reduce the magnitude of thermal stresses, and therefore increase the thermal resistance of the experimental pistons.

CONCLUSIONS: It is revealed that the most effective way to reduce the heat stress of the piston is the application of heat-protective coatings on its bottom. The influence of the abovementioned coatings on the nature of the temperature distribution and their differences in the piston head is investigated.

About the authors

Vyacheslav P. Belov

Moscow Polytechnic University

Email: belovmami@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2031-669X
SPIN-code: 9146-3300

Cand. Sci. (Tech.), Professor

Russian Federation, Moscow

Dmitry V. Apelinsky

Moscow Polytechnic University

Email: apelinskiy_mami@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2841-6895
SPIN-code: 2311-0480

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.)

Russian Federation, Moscow

Vadim N. Bezhenar

Moscow Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: amadei.96@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3747-2530
SPIN-code: 1733-6826

Head of the Laboratory

Russian Federation, Moscow

References

  1. Belov VP, Apelinsky DV. Calculation and experimental method for assessing the thermal cyclic resistance of forced diesel pistons. Izvestiya MSTU MAMI. 2020;11(1):8–17. doi: 10.31992/2074-0530-2020-43-1-8-17 (In Russ).
  2. Belov VP, Apelinsky DV, Bezhenar VN. Experimental assessment of the temperature state of tractor diesel pistons. Tractors and agricultural machines. 2022;89(2):68–76. doi: 10.17816/0321-4443-105717 (In Russ).
  3. Belov VP. Computational and experimental assessment of the heat resistance of pistons of forced automobile and tractor engines [dissertation] Moscow; 1986. (In Russ).
  4. Glinkin SA. Research and prediction of durability of pistons of internal combustion engines [dissertation]. Vladimir; 2010. (In Russ).
  5. Lazarev EA, Ivashchenko NA, Perlov ML. Features of thermal and stress-strain state of tractor diesel pistons. Dvigatelestroyeniye. 1988;7:3–5. (In Russ).
  6. Lizunov AA. Heat resistance of pistons of automobile and tractor diesel engines under non-stationary operating modes [dissertation]. Moscow; 1988. (In Russ).
  7. Chainov ND, Timokhin AV, Ivanchenko AB. Evaluation of the fatigue life of a tractor diesel piston under cyclic loading.Dvigatelestroyeniye. 1990;11:14–15. (In Russ).
  8. Certificate of authorship No. 1012066 USSR / 15.04.83, Bull. № 14. Radzivan AS, Belov VL, Repin VP, et al. Stend dlya issledovaniya teplonapryazhennogo sostoyaniya porshnya dvigatelya vnutrennego sgoraniya. (In Russ).
  9. Belov VP, Apelinskiy DV. Computational and experimental method for assessing the thermal strength of high-loaded diesel engines. J. Phys.: Conf. Ser. 2021;2096:012204. doi: 10.1088/1742-6596/2096/1/012204

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Comparison of temperatures at the characteristic points of the pistons during the operation of the D-240 diesel engine by load characteristic (n=1600 min-1): – serial, – with anodized bottom.

Download (91KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Comparison of temperatures at the characteristic points of the pistons during the operation of the D-240 diesel engine by load characteristic (n=2200 min-1): – serial, – with anodized bottom.

Download (88KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The effect of anodizing on the temperature change at the characteristic points of the piston under cyclic loading of the D-240 diesel engine: – serial, – with anodized bottom.

Download (92KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The effect of hard anodizing on the change in the radial temperature difference along the piston bottom with a cyclic change in the load of the D-240 diesel engine on the engine stand: – serial, – with anodized bottom.

Download (60KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Influence of the PN85Yu15coating on the temperature at the characteristic points of the piston during the operation of the D-245 diesel engine according to the load characteristics (n=2200 min-1): – serial, – coated.

Download (183KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Comparison of the load characteristics of the diesel engine D-245 (n=2200 min-1) with different piston variants: – serial, – with the PN85Yu15 coating.

Download (183KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Influence of the PN85Yu15 coating on the change in temperature at the characteristic points of the piston under cyclic loading of the D-245 diesel engine: – default; ----- – coated.

Download (101KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Influence of the PN85Yu15 coating on the change in the radial temperature difference along the piston bottom with a cyclic change in the load of the D-245 diesel engine on the engine stand: – default; ----- – coated.

Download (63KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

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».