Яковчук Павел Сергеевич – аспирант кафедры «Автомобильный транспорт»
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Yakovchuk Pavel S. – postgraduate student, Department of Automobile Transport
83, Lermontov Street, Irkutsk, 664074
Кривцов Сергей Николаевич – д-р техн. наук, доц., проф. кафедры «Автомобильный транспорт», также проф. кафедры «Машиноведение»
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
677000, г. Якутск, ул. Белинского, д.58
Krivtsov Sergey N. – Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Automobile Transport, Professor of the Department of Mechanical Engineering
83, Lermontov Street, Irkutsk, 664074
677000, Yakutsk, Belinskiy Street, 58
Дыгало Владислав Геннадьевич – д-р техн. наук, проф.
105005, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, д.5
Dygalo Vladislav G. – Doctor of Technical Sciences, Professor
5, 2-nd Baumanskaya Street, Moscow, 105005
Введение. Дизельные двигатели остаются основным типом силовых установок для грузового транспорта и специальной техники, при этом в ближайшей перспективе их массовое замещение электрической тягой маловероятно. В этих условиях актуальной задачей является контроль технического состояния двигателя, в частности цилиндро-поршневой группы, ресурс которой определяет долговечность силового агрегата. Износ ЦПГ в процессе эксплуатации приводит к ухудшению основных эксплуатационных показателей двигателя. Несмотря на наличие различных методов диагностики, большинство из них отличается высокой трудоемкостью либо носит относительный характер. Наиболее надежные способы требуют применения внешних диагностических средств, тогда как бортовые системы самодиагностики позволяют оценивать состояние двигателя лишь косвенно. В связи с этим целесообразным является развитие методов оценки изношенности двигателя с использованием параметров, доступных для бортового контроля, таких как расход картерных газов.
Материалы и методы. Исследование зависимости расхода картерных газов с увеличением зазора в поршневом кольце от диаметра цилиндров проводилось математическим путем. В исследовании участвовали различные модели дизельных двигателей легкового и коммерческого сегмента. Для проведения исследования были выбраны дизельные двигатели с различными характеристиками, включая диаметр цилиндров в диапазоне от 83 до 144 мм и рабочий объем от 2 до 16,0 л. Для обработки данных применялись методы регрессионного анализа в программной среде MATLAB, в результате чего получены закономерности изменения расхода картерных газов через неплотности цилиндров и пропорциональная им величина – разность расходов воздуха с замкнутой системой вентиляции картера и при изоляции сапуна от впускного тракта. Дополнительно проводилась проверка адекватности модели путем сравнения расчетных данных с экспериментальными замерами в лабораторных и полевых условиях.
Обсуждение и заключение. Закономерность, полученная в ходе исследований, позволяет узнать степень изношенности цилиндропоршневой группы по значению расхода воздуха, измеренного штатными средствами бортового диагностирования, причем измерения проводятся с подсоединенным патрубком принудительной вентиляции картера и при изолировании данного патрубка от измерительного тракта в идентичных условиях. Научный вклад работы заключается в экспериментальном обосновании количественной связи между разностью расхода воздуха в двух режимах измерения (с подключенным и изолированным патрубком вентиляции картера) и степенью износа ЦПГ, что ранее в литературе не было представлено в виде явной диагностической закономерности, пригодной для использования со штатными датчиками. Установлено, что измерение разности расхода воздуха является надежным индикатором износа ЦПГ, позволяя прогнозировать состояние двигателя без применения инвазивных методов диагностики. В заключение исследования подчеркивается важность регулярного контроля состояния ЦПГ для поддержания оптимальных рабочих характеристик и продления срока службы двигателя. Дальнейшие работы рекомендуется направить на интеграцию предложенной методики в бортовые диагностиче ские системы.
Introduction. Diesel engines remain the primary powertrain for trucks and special-purpose vehicles and their widespread replacement by electric traction is unlikely in the near future. Under these conditions, monitoring the technical condition of the engine, particularly the cylinder-piston group, whose service life determines the longevity of the powertrain, is a pressing issue. The cylinder-piston group wear during operation leads to a deterioration in the engine key performance indicators. Despite the availability of various diagnostic methods, most are labor-intensive or of limited practical value. The most reliable methods require the use of external diagnostic tools, while onboard self-diagnostic systems provide only indirect assessment of engine condition. Therefore, it is advisable to develop methods for estimating engine wear using parameters available for onboard monitoring, such as crankcase gas flow rate.
Materials and Methods. The study of the dependance of crankcase gas flow with increase of the clearance in the piston ring on cylinder diameter has been conducted by mathematical method. Various diesel engine models for passenger cars and commercial vehicles have been used in the research. Diesel engines with various characteristics have been selected for examination, including cylinder diameters ranging from 83 to 144 mm and engine capacity from 2 to 16.0 liters. Regression analysis methods in the MATLAB software environment have been applied to process the data, resulting in the determination of patterns of crankcase gas flow rate changes due to cylinder leaks and a proportional value – the difference in airflow rates with a closed crankcase ventilation system and with the crankcase breather isolated from the intake tract. The validation of the model has additionally been conducted by comparing the calculated data with experimental measurements in laboratory and in field conditions.
Discussion and Conclusion. The pattern obtained through the study allows us to determine the wear degree of the cylinder-piston group based on the air flow rate measured by standard on-board diagnostics. Measurements have been conducted with the forced crankcase ventilation hose connected and with this hose isolated from the measurement tract under identical conditions. The scientific contribution of this study lies in the experimental substantiation of a quantitative relationship between the difference in air flow in two measurement modes (with the crankcase ventilation hose connected and isolated) and the degree of cylinder-piston group wear. This relationship has not previously been presented in the literature as a clear diagnostic pattern suitable for use with standard sensors. It has been established that measuring the difference in air flow is a reliable indicator of cylinder-piston group wear, allowing to predict the engine condition without the use of invasive diagnostic methods. In conclusion, the study highlights the importance of regular monitoring the cylinder-piston group condition to maintain optimal performance and extend engine service life. Further work is recommended to focus on integrating the proposed methodology into on-board diagnostic systems.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.