Khrulev A. Method for experimental assessment of damage to internal combustion engines of vehicles
Українська версіяThesis for the degree of Doctor of Science (DSc)
State registration number
0525U000439
Applicant for
Specialization
- 05.05.03 - Двигуни та енергетичні установки
25-09-2025
Specialized Academic Board
Д 64.059.05
Kharkiv National Automobile and Road University
Essay
The work shows that determining the cause of engine faults is a difficult task, not only due to the complexity of the internal combustion engine's work processes, but also due to significant damage, deformation of parts, large number of debris in damage development process. In that time the cause-and-effect relationships between signs on parts and the workflows causing these symptoms are not obvious. As a result, in practice, there are often cases of erroneous determination of the cause of a fault, which can affect all stages of production and operation of the engine, causing not only significant economic losses and long periods of vehicle downtime, but also a repetition of the fault. To solve the problem of correct and effective determination of the causes of faults, a general approach to research is presented by analyzing the technical condition of the main units and parts of an internal combustion engine as a complex system. Numerous fault causes, defects and damage to engines are considered in detail, their classification is carried out, an analysis of their signs is carried out, including not only numerous types of operational damage, but also manufacturing defects arising from design, manufacture and/or assembly, including defects in secondary (repair) production. The general principles of research and practical determination of the causes of engine faults have been developed, including with the help of a retrospective analysis of the vehicle history, which makes it possible to establish a connection between the technical state of the engine and events in its history and to identify the sources and moments of initial damage. On the basis of numerous cases of faults from the practice of studying the technical condition of various types internal combustion engines, the main signs of various types of damage are analyzed in detail. Methods for modeling damage to parts in the most common faults, including hydrolock in cylinder due to liquid entering, breach of rotation of the distribution and crank mechanism, lubrication, cooling and other types of damage are considered. By dividing the revealed signs into the main ones, confirming and clarifying, as well as using the data obtained in the simulation of damage processes, by further synthesis and modeling, simple methods have been developed for determining the causes of the malfunction, including in case of severe damage to the vehicle internal combustion engine.
Research papers
1. Хрулєв О.Е., Сараєв А.В., Сараєва І.Ю. Методи моделювання пошкоджень в двигунах внутрішнього згоряння транспортних засобів: монографія. Київ: УкрІНТЕІ, 2024. 190 с. ISBN 978-966-479-131-8.
2. Khrulev A, Saraiev O, Saraieva I, Vorobiov O. Modeling of thermodynamic processes in internal combustion engine cylinder during cranking in compression measurement tests. Combustion Engines. 2024. 198(1). P. 3-14. DOI: https://doi.org/10.19206/CE-187380 (date of access: 10.04.2025, Q4).
3. Khrulev A. Determination of gas parameters in resonant pipes and channels of engines with a periodic workflow using the piston analogy method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2023. 5/7 (125). P. 50-59. DOI: https://doi.org/ 10.15587/1729-4061.2023.288520 (date of access: 10.04.2025, Q2).
4. Khrulev A., Saraev O. Building a mathematical model of the destruction of a connecting rod-piston group in the car engine at hydraulic lock. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. 3/7 (117). P. 40–49. DOI: https://doi.org/ 10.15587/1729-4061.2022.259454 (date of access: 10.04.2025, Q2)
5. Khrulev A., Saraev O. Devising a model of the airflow with dust particles in the intake system of a vehicle’s internal combustion engine. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. 2/1 (110). P. 61–69. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.230113 (date of access: 10.04.2025, Q3)
6. Khrulev A., Dmitriev S. Thermal Damage to Intake Valves in ICE with Variable Timing. International Journal of Automotive and Mechanical Engineering. 2019. Vol. 16, Issue 4. P. 7243-7258. DOI: https://doi.org/10.15282/ijame.16.4.2019.06.0540 (date of access: 25.12.2022, Q2)
7. Khrulev A., Dmitriev S. Study of the conrod deformation during piston interaction with liquid in the internal combustion engine cylinder. Journal of Mechanical Engineering and Sciences. 2019. Vol. 14, Is. 2. P. 6557-6569. DOI: https:// doi.org/10.15282/jmes.14.2.2020.03.0515 (date of access: 25.12.2022, Q2)
8. Varbanets R., Fomin A., Píštek V., Klymenko V., Minchev D., Khrulev A., Zalozh Z., Kucera P. Acoustic Method for Estimation of Marine Low-Speed Engine Turbocharger Parameters. Journal of Marine Science and Engineering. 2021. 9(3). 321. 13 p. DOI: https://doi.org/10.3390/jmse9030321 (date of access: 10.04.2025, Q2)
9. Хрулєв О. Е., Сараєв О. В., Сараєва І. Ю. Метод експертної оцінки технічного стану циліндро-поршневої групи автомобільного двигуна після гідроудару. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології. 2024. Вип. 25. С. 63-70. DOI: https://doi.org/10.30977/VEIT.2024.25.0.7 (дата звернення: 10.04.2025)
10. Khrulev A.E., Saraiev O.V., Saraieva I.Y. Application of logical methods in expert analysis of automotive engine failures in operation. Vehicle and electronics. Innovative technologies. 2023. Vol. 24. P. 32-40. DOI: https://doi.org/10.30977/VEIT. 2023.24.0.6 (URL: http://veit.khadi.kharkov.ua/article/view/294263, date of access: 10.04.2025)
11. Хрулєв О.Е. Математична модель пневматичної пускової системи з урахуванням характеристик безпілотного літального апарату, двигуна та повітряного гвинта. Авіаційно-космічна техніка і технологія. 2023. №4 спецвипуск 1 (189). С. 38-51. DOI: https://doi.org/10.32620/aktt.2023.4sup1.06 (дата звернення: 10.04.2025)
12. Хрулєв О.Е. Аналіз можливості застосування комерційних мікротурбо реактивних двигунів для високошвидкісних малорозмірних БПЛА оперативно-тактичного рівня. Авіаційно-космічна техніка і технологія. 2023. №4. спецвипуск 2 (190). С. 5-18. DOI: https://doi.org/10.32620/aktt.2023.4sup2.01 (дата звернення: 10.04.2025)
13. Хрулєв О.Е., Сараєва І.Ю., Воробйов О.M. Розробка математичних критеріїв оцінки якості діагностування циліндро-поршневої групи двигуна автомобіля. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології. 2022. No. 22. С. 92–103. DOI: https://doi.org/10.30977/ VEIT.2022.22.0.10 (дата звернення: 10.04.2025)
14. Хрулєв О.Е., Сараєва І.Ю., Воробйов О.M., Сохін А.А. Оцінка можливості використання математичних моделей для експертних досліджень пошкоджень двигуна автомобіля. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології. 2022. No. 21. С. 79–86. DOI: https://doi.org/10.30977/VEIT.2022.21.0.06 (дата звернення: 10.04.2025)
15. Khrulev A.E., Saraev O.V. The method of expert assessment of the technical condition of an automobile engine after overheating. Automobile transport. 2021. 48. P. 5-16. DOI: https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2021.48.0.5 (date of access: 10.04.2025)
16. Khrulev A.E., Sarayeva I.Y. Expert studies of violations of the operating conditions of automobile engines when using them in aviation. Vehicle and electronics. Innovative technologies. 2021. No.19. С. 47-53. DOI: https://doi.org/10.30977/ VEIT.2021.19.0.50-60 (date of access: 10.04.2025)
17. Khrulev A.E., Saraev A.V. Failure mechanisms caused by motor oil degradation and their study as part of expertise of technical condition of gasoline car engines. The National Transport University Bulletin. Series «Engineering». 2021. Vol. 1 (48). P. 302-314. DOI: https://doi.org/10.33744/2308-6645-2021-1-48-302-314 (date of access: 10.04.2025)
18. Хрулєв О.Е., Сараєв О.В., Сараєва І.Ю. Вплив відцентрових сил на змащування підшипників колінчастого вала в аварійних режимах роботи двигуна автомобіля. Вісник машинобудування та транспорту. 2021. Том 12. Вип. 2. С. 112-121. DOI: https://doi.org/10.31649/2413-4503-2020-12-2-112-121 (дата звернення: 10.04.2025)
19. Хрулєв О.Е., Сараєв О.В., Сараєва І.Ю. Технічні та економічні аспекти зношування деталей клапанного механізму в процесі переобладнання бензинового двигуна внутрішнього згоряння на газомоторне паливо. Автомобільний транспорт. 2020. №47. С. 5-14. DOI: https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2020. 47.0.5 (дата звернення: 10.04.2025)
20. Khrulev A.E., Dmitriev S.A. Some aspects of influence of the connecting rod design on the output parameters of high-speed internal combustion engines. Problems of Friction and Wear. 2020. №1(86). P. 23-37. DOI: https://doi.org/10.18372/0370-2197.86.14485 (date of access: 10.04.2025)
21. Хрулєв О.Е., Дмитрієв С.О. Розрахункова модель процесу стиснення повітря з рідиною в циліндрі ДВЗ. Вісник Національного транспортного університету. Серія «Технічні науки». 2020. №1 (46). С. 416-426. DOI: https://doi.org/10.33744/2308-6645-2020-1-46-416-426 (дата звернення: 10.04.2025)
22. Хрулєв О.Е., Дмитрієв С.О. Особливості моделювання температурного стану впускних клапанів ДВЗ в задачах пошуку причин несправності. Проблеми тертя та зношування. 2019. №1 (82). С. 39-51. DOI: https://doi.org/10.18372/0370-2197.1(82).13485 (дата звернення: 10.04.2025)
23. Khrulev A. Modeling Work-Flow of the “Cylinder-Piston” Type Devices Using a Universal Thermodinamic Model. Evolutions Mech Eng. 2024. 5(4). EME.000618. P. 8. DOI: https://doi.org/10.31031/EME.2024.05.000618 (date of access: 10.04.2025)
24. Khrulev A. Some Features of Internal Combustion Engine Conversion from Gasoline to Gas by Taking into Account Valve Mechanism Wear. Evolutions Mech Eng. 2023. 4(5). EME.000597. P. 8 DOI: http://dx.doi.org/10.31031/eme.2023.04. 000597 (date of access: 10.04.2025)
25. Khrulev A. Analysis of pneumatic catapult launch system parameters, taking into account engine and UAV characteristics. Advanced UAV. Mersin University. 2023. 3 (1). P. 10-24. URL: https://publish.mersin.edu.tr/index.php/uav/article/view/1045 (date of access: 10.04.2025)
26. Хрулєв О. Е. Можливості термодинамічного моделювання для дослідження процесів у конструкціях типу «циліндр-поршень». MPP&O-2024 (Marine Power Plants and Operation): мат. V Міжнародної науково-практичної морської конференції, Одеса, 5 жовт. 2024 / Одеський національний морської університет, кафедра СЕУ і ТЕ ННІМФ. Одеса, 2024. C. 7.
27. Khrulev A. Logical method for determining the failures due to engine oil degradation, in tasks of expertise of automotive engine technical condition. World of scientific research: Opole, Poland, Issue 25, 14-15 December 2023/WSZIA, Opole, 2023. P. 336-340.
28. Khrulev A. Features of determining the failure causes of car engines due to engine oil degradation. Modern aspects of modernization of science: status, problems, development trends: Materials of the 39th International Scientific and Practical Conference. Gothenburg, Sweden. December 7, 2023/ Gothenburg. 2023. P. 412-416.
29. Khrulev A. Simulation of thermal damage to intake valves in automotive engines with valve timing control. Інтеграція світових наукових процесів як основа суспільного прогресу: материали VІI Міжнародної науково-практичної конференції, 24-25.11.2023, Запоріжжя / ГО «Інститут інноваційної освіти»; Науково-навчальний центр прикладної інформатики НАН України. Запоріжжя: АА Тандем. 2023. С. 202-205.
30. Khrulev A. Local wear mechanism in modern internal combustion engines due to dust centrifugation in intake system. World of scientific research: Proceedings of the International Multidisciplinary Scientific Internet Conference, Issue 24, 21-22 November 2023, Opole, Poland/WSZIA, Opole, 2023. P. 348-353.
31. Khrulev A. Mathematical modeling of reed valve operation in engines with periodic workflow. Integration of science as a mechanism of effective development: Proceeding of the 11th International scientific and practical conference, November 28 - December 01, 2023, Helsinki, Finland/ International Science Group, Helsinki, 2023. P. 389-395.
32. Khrulev A. Valve mechanism wear in gasoline internal combustion engine during conversion to gas. Innovations and prospects in modern science: Proceedings of XII International Scientific and Practical Conference, 20-22 November, 2023. Stockholm, Sweden/ SSPG Publish. Stockholm, 2023. P. 193-201.
33. Khrulev A. Modeling of emergency operation mode of car engine due to coolant leak. Innovative development of science, technology and education: Proceedings of II International Scientific and Practical Conference, 16-18 November, 2023. Vancouver, Canada / Perfect Publishing, Vancouver, 2023. P. 116-123.
34. Khrulev A. Modeling connecting rod damage due to hydrolock using a finite element model. War – Challenges in Modern Science: Abstracts of The 60th International scientific and practical conference, November 16-17, 2023. Ottawa, Canada / Pegas Publishing, Ottawa, 2023. P. 359-363.
35. Khrulev A. Principles of development and practical application of logical methods in tasks of searching for the failure causes in internal combustion engines. Scientists and existing problems of human development: Proceedings of the 9th International scientific and practical conference, November 14-17, 2023, Zagreb, Croatia/ International Science Group, Zagreb, 2023. P. 359-363.
36. Khrulev A. Local wear mechanism in the modern car engines due to dust centrifugation in inlet system. Current challenges of science and education: Proceedings of the 3rd International scientific and practical conference, November 13-15, 2023, Berlin, Germany/ MDPC Publishing, Berlin, 2023. P. 21-27.
37. Khrulev A. Modeling of damage to conrod-piston group during hydrolock in internal combustion engine cylinder. Modern problems of science, education and society: Proceedings of the 9th International scientific and practical conference, November 6-8, 2023, Kyiv, Ukraine/ SPC “Sci-conf.com.ua”, Kyiv, 2023. P. 268-275.
38. Khrulev A. Modeling of local damage to bearings due to engine lubrication system failure. Modern research in science and education: Proceedings of the 3rd International scientific and practical conference, November 9-11, 2023, Chicago, USA/ BoScience Publisher, Chicago, 2023. P. 206-213.
39. Khrulev A., Saraіev О. Regularities of piston-side force change in crank mechanism under excessive loads caused by breakage of operating conditions. Modern Technologies in Automobile Construction, Transport and Specialist Training: Scientific works of the Int. Conference for the Day of the Motorist and Road Worker, October 23-25, 2023, Kharkiv/ KhNADU, Kharkiv, 2023. P. 284-289.
40. Khrulev A. Modeling of engine with periodic workflow using dimensionless similarity criteria and piston analogy method. World of scientific research: Proceedings of the International Multidisciplinary Scientific Internet Conference, Issue 23, 24 October 2023, Opole, Poland/ WSZIA, Opole, 2023. P. 270-274. URL: https://www.economy-confer.com.ua/full-article/4861/ (date of access: 10.04.2025)
41. Хрулєв О.Е. Математичне моделювання та аналіз параметрів пневматичної катапультної системи старту з урахуванням характеристик двигуна та безпілотного літального апарата. XXVІІІ Міжнародний конгрес двигунобудівників; тези доповідей. 5-8 вересня 2023, Харьків/ ХАІ, Харьків, 2023. С. 55.
42. Хрулєв О.Е., Сараєва І.Ю., Рудаков О.А., Суханов М.Ю. Аналіз застосування методів моделювання в експертних завданнях визначення причин несправностей двигунів автомобіля. Сучасні технології в автомобіле-будуванні, транспорті та при підготовці фахівців: наук. пр. Міжнар. наук.-практ. та наук.-метод. конф. до Дня автомобіліста та дорожника, 19–21 жовт. 2022 р., Харків /Харків. нац. автомоб.-дор. ун-т, Харків, 2022. С. 206–208.
43. Khrulev A., Dmitriev S. ICE Turbochargers Failures and Some Features of the Study of Their Causes Using the Fault Tree Analysis. The 18th Israeli Symposium on jet engines and gas turbines, November 28, 2019, Haifa, Israel/ Technion, Haifa, 2019. P. 27-28.
44. Хрулєв О.Е. Методика складання і використання історії транспортних засобів при дослідженні їх технічного стану в задачах визначення причин пошкоджень вузлів і агрегатів. Криміналістика і судова експертиза. 2020. Vol. 65. С.594-605. DOI: https://doi.org/10.33994/kndise.2020.65.59 (дата звернення: 10.04.2025)
45. Хрулєв О.Е., Сараєва І.Ю., Воробйов А.Н., Себко Д.П. Цифрова діагностика для визначення герметичності камери згоряння двигуна автомобіля. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології. 2020. №18. С. 52-64. DOI: https://doi.org/10.30977/VEIT.2226-9266.2020.18.0.52 (дата звернення: 10.04.2025)
46. Хрулєв О.Е., Клименко В.Г. Особливості побудови та застосування логічних методів пошуку причин відмов поршневих двигунів внутрішнього згорання в експлуатації. Авіаційно-космічна техніка і технологія. 2020. №7 (167). С. 146-157. DOI: https://doi.org/10.32620/aktt.2020.7.20 (дата звернення: 10.04.2025)
47. Хрулєв О.Е. Моделювання пошкодження шатуна при надходженні рідини в циліндр ДВЗ. Автомобіль і електроника. Сучасні технології. 2020. №17. С. 5-18. DOI: https://doi.org/10.30977/VEIT.2226-9266.2020.17.0.5 (дата звернення: 10.04.2025)
48. Хрулєв О.Е. Використання логіко-імовірнісних методів для визначення причин відмов турбокомпресорів в експлуатації ДВЗ. Автомобіль и електроника. Сучасні технології. 2019. №16. С. 5-18. DOI: https://doi.org/10.30977/VEIT.2019. 16.0.5 (дата звернення: 10.04.2025)
49. Хрулєв О.Е., Дмитрієв С.О. Вплив конструкції системи впуску на центрифугування пилу і зношування деталей сучасних ДВЗ. Двигуни внутрішнього згоряння. 2020. №2. С. 73-84. DOI: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.2.10 (дата звернення: 10.04.2025)
50. Хрулєв О.Е., Дмитрієв С.О. Деякі аспекти підвищення вихідних параметрів ДВЗ при модернізації в умовах серійного виробництва. Двигуни внутрішнього згоряння. 2019. №1. С. 63-72. DOI: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2019.1.10 (дата звернення: 10.04.2025)
51. Хрулєв О.Е., Кротов М.В. Вплив порушень у системі змащення на характер пошкодження підшипників ДВЗ. Двигуни внутрішнього згоряння. 2018. №1. С. 74–81. DOI: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2018.1.1310 (дата звернення: 10.04.2025)
52. Хрулєв О.Е., Кочуренко Ю.В. Методика визначення причини несправності ДВЗ при важких експлуатаційних ушкодженнях. Двигуни внутрішнього згоряння. 2017. №1. С. 52–60. DOI: https://doi.org/10.20998/0419–8719.2017.1.10 (дата звернення: 10.04.2025)
53. Хрулєв О.Е., Грузинський С.В., Кочуренко Ю.В. Чисельне моделювання і порiвняльний аналiз конструктивних схем обладнання з метою підвищення точності обробки клапанних сідел у головках цилiндрiв ДВЗ. Двигуни внутрішнього згоряння. 2016. №1. С. 72–80. DOI: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2016.1.14 (дата звернення: 10.04.2025)
54. Хрулєв О.Е., Кочуренко Ю.В. Проблеми термінології і суб'єктивні фактори в дослідженні порушень ДВЗ та їх роль у правильному визначенні причин пошкоджень. Двигуни внутрішнього згоряння. 2016. №2. С. 107–115. DOI: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2016.2.19 (дата звернення: 10.04.2025)
55. Хрулєв О. Застосування iнженерних методiв при експертному дослiженнi i визначенні причин перегрiву ДВЗ. Двигуни внутрішнього згоряння. 2015. №2. С. 86–95.
Files
Similar theses
0526U000033
Vitalii I. Zalozh
Methodology for Diagnosing Marine Diesel Engines Based on Working Process Parameters in Real Time
0425U000222
Eduard V. Teslenko
The development of working processes of a pneumatic engine with valve air distribution of a vehicle combined power plant
0525U000121
Oleksii D. Nikolaiev
Development of nonlinear and linear theory of liquid rockets longitudinal stability, taking into account new representations of dynamic processes in rocket propulsion system and rocket structure
0525U000054
Valerii Kuznetsov
Development of scientific and technical fundamentals of increasing efficiency and compactness of power plants by heat transfer intensification in its elements
0423U100196
Olesia Denysiuk
Increasing efficiency of a gas-turbine engine propfan with an ultra-high bypass ratio