Computational and experimental modeling of the influence of lubricating oil waste on the state of a ship trunk diesel engine
Authors: Тарасов М.И. , Кича Г.П. , Надежкин А.В. 
Published: September 2022

По результатам моторных испытаний одноцилиндрового отсека ЧН18/22 идентифицировано влияние угара смазочного масла на изнашивание и нагарообразование деталей поршневой группы судового дизеля. Цель лабораторного эксперимента состояла в выявлении связи эксплуатационных характеристик применяемых горюче-смазочных материалов и форсировки рабочего процесса дизеля с его состоянием. Рассмотрено взаимодействие этих компонентов, обусловленное угаром масла и проявляемое через маслообмен в цилиндре и в смазочной системе тронкового двигателя. Показано, что угар масла может характеризовать конструктивное совершенство и технический уровень двигателя, через который проявляется требологическое и химмотологическое взаимодействие звеньев комплекса «дизель – топливо – масло – угар» при формировании в нем процессов изнашивания и нагарообразования.Моторным экспериментом выявлена интенсификация этих процессов при угаре масла ниже 1,2 и выше 2,5 г/(кВт·ч). На основе расчетно-экспериментального моделирования с использованием теории планирования эксперимента разработана модель изнашивания основных деталей двигателя и нагарообразования его поршней в зависимости от угара масла, качества применяемых топлив и масел, уровня форсировки дизеля. Установлено, что самые благоприятные условия для старения моторного масла в картере тронкового двигателя наблюдается при угаре 1,7–2,5 г/(кВт·ч). В этих условиях маслообмена, обусловленного доливами свежего масла для компенсации угоревшего, состояние цилиндра-поршневой группы обеспечивает надежную работу дизеля в течение длительного срока службы.Практическая ценность проведенных исследований состоит в выявлении зоны угара, когда изнашивание и нагарообразование протекают с наименьшей интенсивностью. Установлено возрастание изнашивания и нагарообразования при повышенном угаре. Нижний уровень угара масла в большей мере лимитируется повышением изнашивания, а верхний – нагарообразованием. Тяжелые условия функционирования высокофорсированного двигателя с надувом при применении высоковязких топлив по рассматриваемым функциям отклика не могут быть полностью компенсированы до уровня сжигания дистиллятов подбором масла с высокими эксплуатационными свойствами.

According to the results of motor tests of the single-cylinder section of ChN18/22, the influence of the waste of lubricating oil on the wear and carbon formation of parts of the piston group of a marine diesel engine was identified. The purpose of the laboratory experiment was to identify the relationship between the operational characteristics of the used fuels and lubricants and forcing the working process of a diesel engine with its state. The interaction of these components, caused by oil waste and manifested through oil exchange in the cylinder and in the lubrication system of the trunk engine, is considered. It is shown that oil waste can characterize the design perfection and technical level of the engine, through which the trebological and chemotological interaction of the links of the "diesel - fuel - oil - waste" complex manifests itself during the formation of wear and carbon formation processes in it.The motor experiment revealed the intensification of these processes when the oil burns out below 1.2 and above 2.5 g/(kW·h). On the basis of computational and experimental modeling using the theory of experimental planning, a model was developed for the wear of the main engine parts and carbon formation of its pistons, depending on the oil burnout, the quality of the fuels and oils used, and the level of diesel engine boost. It has been established that the most favorable conditions for the aging of engine oil in the crankcase of a trunk engine are observed with a burnout of 1.7–2.5 g/(kW·h). Under these conditions of oil exchange, due to the addition of fresh oil to compensate for burnt oil, the state of the cylinder-piston group ensures reliable operation of the diesel engine for a long service life.The practical value of the research carried out consists in identifying the burn-out zone, when wear and carbon formation occur with the least intensity. An increase in wear and carbon formation with increased fumes has been established. The lower level of oil waste is to a greater extent limited by an increase in wear, and the upper level is limited by carbon formation. The harsh operating conditions of a highly accelerated turbocharged engine when using high-viscosity fuels, according to the response functions under consideration, cannot be fully compensated for up to the level of distillate combustion by selecting an oil with high performance properties.The practical value of the research carried out consists in identifying the burn-out zone, when wear and carbon formation occur with the least intensity. An increase in wear and carbon formation with increased fumes has been established. The lower level of oil waste is to a greater extent limited by an increase in wear, and the upper level is limited by carbon formation. The harsh operating conditions of a highly accelerated turbocharged engine when using high-viscosity fuels, according to the response functions under consideration, cannot be fully compensated for up to the level of distillate combustion by selecting an oil with high performance properties.