ANALYSIS OF AIR FLOW INTO CARBURETTOR THROAT OF MOTOR-BICYCLE ENGINE ANALIZA PRZEPŁYWU POWIETRZA PRZEZ GAŹNIK MOTOROWERU

Podobne dokumenty
Proposal of thesis topic for mgr in. (MSE) programme in Telecommunications and Computer Science

Knovel Math: Jakość produktu

PROCEEDINGS OF THE INSTITUTE OF VEHICLES 2(106)/2016 (12 pt)

EXAMPLES OF CABRI GEOMETRE II APPLICATION IN GEOMETRIC SCIENTIFIC RESEARCH

QUANTITATIVE AND QUALITATIVE CHARACTERISTICS OF FINGERPRINT BIOMETRIC TEMPLATES

THE INFLUENCE OF THE ENGINE LOAD ON VALUE AND TEMPERATURE DISTRIBUTION IN THE VALVE SEATS OF TURBO DIESEL ENGINE

Akademia Morska w Szczecinie. Wydział Mechaniczny

DETEKCJA FAL UDERZENIOWYCH W UKŁADACH ŁOPATKOWYCH CZĘŚCI NISKOPRĘŻNYCH TURBIN PAROWYCH

NIESTACJONARNY PRZEPŁYW CIEPŁA W TŁOKU DOŁADOWANEGO SILNIKA Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM

DUAL SIMILARITY OF VOLTAGE TO CURRENT AND CURRENT TO VOLTAGE TRANSFER FUNCTION OF HYBRID ACTIVE TWO- PORTS WITH CONVERSION

Analysis of impact of EGR valve construction on the exhaust gas flow parameters in the engine

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

Streszczenie rozprawy doktorskiej

WENTYLATORY PROMIENIOWE SINGLE-INLET DRUM BĘBNOWE JEDNOSTRUMIENIOWE CENTRIFUGAL FAN

Cracow University of Economics Poland. Overview. Sources of Real GDP per Capita Growth: Polish Regional-Macroeconomic Dimensions

ANALiZA CFD OPEROWANiA ŚMiGŁOWCA EC-135P2 NAD OBSZAREM LOTNiSKA


WYZNACZANIE PARAMETRÓW PRZEPŁYWU CIECZY W PŁASZCZU CHŁODZĄCYM ZBIORNIKA CIŚNIENIOWEGO

DM-ML, DM-FL. Auxiliary Equipment and Accessories. Damper Drives. Dimensions. Descritpion

TRANSPORT W RODZINNYCH GOSPODARSTWACH ROLNYCH

SPIS TREŚCI SPIS WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ WSTĘP KRÓTKA CHARAKTERYSTYKA SEKTORA ENERGETYCZNEGO W POLSCE... 14

Network Services for Spatial Data in European Geo-Portals and their Compliance with ISO and OGC Standards

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE WYDZIAŁ MECHANICZNY ROZPRAWA DOKTORSKA. mgr inż. Piotr Smurawski

STEROWANIA RUCHEM KOLEJOWYM Z WYKORZYSTANIEM METOD SYMULACYJNYCH

ROZPRAWA DOKTORSKA. Model obliczeniowy ogrzewań mikroprzewodowych

Cracow University of Economics Poland

ZAWORY DŁAWIĄCE I DŁAWIĄCO-ZWROTNE ADJUSTABLE RESTRICTOR VALVES

Fig 5 Spectrograms of the original signal (top) extracted shaft-related GAD components (middle) and


ANALIZA ROZKŁADU POLA MAGNETYCZNEGO W KADŁUBIE OKRĘTU Z CEWKAMI UKŁADU DEMAGNETYZACYJNEGO

P R A C A D Y P L O M O W A

OPTYMALIZACJA KONSTRUKCJI I OSIĄGÓW TURBINY WODNEJ PRZY WYKORZYSTANIU METOD OBLICZENIOWEJ MECHANIKI PŁYNÓW CFD

OPTYMALIZACJA PUBLICZNEGO TRANSPORTU ZBIOROWEGO W GMINIE ŚRODA WIELKOPOLSKA

ZWROTNICOWY ROZJAZD.

Latent Dirichlet Allocation Models and their Evaluation IT for Practice 2016

MULTI CRITERIA EVALUATION OF WIRELESS LOCAL AREA NETWORK DESIGNS

Modelowanie zagadnień cieplnych: analiza porównawcza wyników programów ZSoil i AnsysFluent

Euro Oil & Fuel Biokomponenty w paliwach do silników Diesla wpływ na emisję i starzenie oleju silnikowego

PRACA DYPLOMOWA Magisterska

WENTYLATORY PROMIENIOWE MEDIUM-PRESSURE CENTRIFUGAL

Optymalizacja konstrukcji wymiennika ciepła

BIOPHYSICS. Politechnika Łódzka, ul. Żeromskiego 116, Łódź, tel. (042)

Typ MFPCR FOR THE MOST DEMANDING REQUIREMENTS ON THE PURITY OF INDOOR AIR, WORKSTATIONS, AND DEVICES

Krytyczne czynniki sukcesu w zarządzaniu projektami

SIMULATION STUDIES OF VANE PUMP CHARACTERISTICS WITH A FUZZY CONTROLLER BADANIA SYMULACYJNE CHARAKTERYSTYK POMPY ŁOPATKOWEJ Z REGULATOREM FLC

RWD-25 model kartonowy w skali 1:33

Odpowietrznik / Vent Charakterystyka pracy / Performance characteristic: Wykres ciœnienia wyjœciowego p2 w funkcji ciœnienia steruj¹cego p4 Diagram -

XXIII Konferencja Naukowa POJAZDY SZYNOWE 2018

ANALIZA ROZKŁADU CIŚNIEŃ I PRĘDKOŚCI W PRZEWODZIE O ZMIENNYM PRZEKROJU

Rozpoznawanie twarzy metodą PCA Michał Bereta 1. Testowanie statystycznej istotności różnic między jakością klasyfikatorów

Alicja Drohomirecka, Katarzyna Kotarska

POLITECHNIKA WARSZAWSKA. Wydział Zarządzania ROZPRAWA DOKTORSKA. mgr Marcin Chrząścik

OPTYMALIZACJA STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PIECZARKARNI

COMPUTATIONAL DOMAIN DISCRETIZATION AND ITS IMPACT ON FLOW FIELD AROUND THE SPARK PLUG IN SI ENGINE

ROZPRAWY NR 128. Stanis³aw Mroziñski

F-16 VIRTUAL COCKPIT PROJECT OF COMPUTER-AIDED LEARNING APPLICATION WEAPON SYSTEM POWER ON PROCEDURE

Wykaz linii kolejowych, które są wyposażone w urządzenia systemu ETCS

Zarządzanie sieciami telekomunikacyjnymi

OPRACOWANIE MODELU UKŁADU WYMIANY ŁADUNKU SILNIKA SUBARU EJ25 Z ZASTOSOWANIEM METODY INŻYNIERII ODWROTNEJ (REVERSE ENGINEERING)

BADANIE LUZÓW ROZDZIELACZA HYDRAULICZNEGO W OBNIŻONEJ TEMPERATURZE STUDY ON GAP SIZE OF DIRECTIONAL CONTROL VALVE AT LOW TEMPERATURE

DOI: / /32/37

Wykaz linii kolejowych, które są wyposażone w urzadzenia systemu ETCS

ERASMUS + : Trail of extinct and active volcanoes, earthquakes through Europe. SURVEY TO STUDENTS.

KONCEPCJA DWUKOMOROWEGO KOLEKTORA AUTONOMICZNEGO APARATU UDOJOWEGO*

INSPECTION METHODS FOR QUALITY CONTROL OF FIBRE METAL LAMINATES IN AEROSPACE COMPONENTS

Helena Boguta, klasa 8W, rok szkolny 2018/2019

AERODYNAMIKA UKŁADU KOŁO KOLEJOWE - KLOCEK HAMULCOWY I JEJ WPŁYW NA OBCIĄŻENIA TERMICZNE

PERSPEKTYWY ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU TRANSPORTU DROGOWEGO W POLSCE DO 2030 ROKU

Struktury proponowane dla unikalnych rozwiązań architektonicznych.

Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

SILNIK RELUKTANCYJNY PRZEŁĄCZALNY PRZEZNACZONY DO NAPĘDU MAŁEGO MOBILNEGO POJAZDU ELEKTRYCZNEGO

AUTOMATION OF COMPUTATIONAL TASKS IN CAD SYSTEMS AUTOMATYZACJA PROCESÓW OBLICZENIOWYCH W SYSTEMACH CAD

A n g i e l s k i. Phrasal Verbs in Situations. Podręcznik z ćwiczeniami. Dorota Guzik Joanna Bruska FRAGMENT

SSW1.1, HFW Fry #20, Zeno #25 Benchmark: Qtr.1. Fry #65, Zeno #67. like

Analiza wymiany ciepła w przekroju rury solarnej Heat Pipe w warunkach ustalonych

SYNTEZA SCENARIUSZY EKSPLOATACJI I STEROWANIA

SubVersion. Piotr Mikulski. SubVersion. P. Mikulski. Co to jest subversion? Zalety SubVersion. Wady SubVersion. Inne różnice SubVersion i CVS

MODELOWANIE HAMULCA TARCZOWEGO SAMOCHODU OSOBOWEGO Z WYKORZYSTANIEM ZINTEGROWANYCH SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH CAD/CAE

Raport bieżący: 44/2018 Data: g. 21:03 Skrócona nazwa emitenta: SERINUS ENERGY plc

TYRE PYROLYSIS. REDUXCO GENERAL DISTRIBUTOR :: ::

Innowacje społeczne innowacyjne instrumenty polityki społecznej w projektach finansowanych ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego

European Crime Prevention Award (ECPA) Annex I - new version 2014

RACJONALIZACJA PROCESU EKSPLOATACYJNEGO SYSTEMÓW MONITORINGU WIZYJNEGO STOSOWANYCH NA PRZEJAZDACH KOLEJOWYCH

ZAWORY D AWI CE I D AWI CO-ZWROTNE ADJUSTABLE RESTRICTOR VALVES

Volume Issue 3 DOI: /amm The influence of burner locations in the heating furnace on the charge temperature field

KOMPUTEROWE MODELOWANIE SIECI WODOCIĄGOWYCH JAKO NARZĘDZIE DO ANALIZY PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWU WODY

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE. Negotiation techniques. Management. Stationary. II degree

Projekt rejestratora obiektów trójwymiarowych na bazie frezarki CNC. The project of the scanner for three-dimensional objects based on the CNC

CATALOGUE CARD LEO S L XL / BMS KARTA KATALOGOWA LEO S L XL / BMS

IMPACT OF VEHICLE INTERIOR GEOMETRY ON CHOSEN VOLATILE CARCINOGENS CONCENTRATION DISTRIBUTION IN VEHICLE CABIN

Regionalny Dyrektor Ochrony Środowiska ul. 28 czerwca 1956 Poznań

MODELOWANIE NUMERYCZNE PROCESU NAPEŁNIANIA CYLINDRA SILNIKA ZI

Revenue Maximization. Sept. 25, 2018

PRZEPISY RULES PUBLIKACJA NR 83/P PUBLICATION NO. 83/P

Updated Action Plan received from the competent authority on 4 May 2017

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2014/2015

ANALIZA EKONOMICZNA BUDOWY I EKSPLOATACJI SYSTEMÓW TELEFONII INTERNETOWEJ W PRZEDSIĘBIORSTWIE ROLNICZYM

Wybrzeze Baltyku, mapa turystyczna 1: (Polish Edition)

Instrukcja obsługi User s manual

Biogas buses of Scania

Transkrypt:

TADEUSZ CZYŻEWSKI ANALYSIS OF AIR FLOW INTO CARBURETTOR THROAT OF MOTOR-BICYCLE ENGINE ANALIZA PRZEPŁYWU POWIETRZA PRZEZ GAŹNIK MOTOROWERU Abstract The paper is a result of work done during the analysis of air flow through motor-bicycle carburettor. The object of analysis was a carburettor developed by Bing International L.L.C. which is widely employed in motor-bicycle industry. A prototype version on which the investigation was done was additionally equipped with an electromagnet usd for for precision regulation of fuel metering needle. The research focused on the non-return valve, which is placed on the air inlet into the carburettor. The influence of valve closing element position on flow disturbance was specified. The pressure and velocity distribution of air, which flows through this valve, was also determined. Keywords: CFG analysis, carburettor, flow distribution Streszczenie Prezentowany artykuł jest efektem prac wykonanych podczas analizy przepływu powietrza przez gaźnik motoroweru. Obiektem analiz był gaźnik firmy Bing International L.L.C., którego starsze wersje są szeroko stosowane w przemyśle motorowerowym i motocyklowym. Prototypowa wersja, na której zostały przeprowadzone badania, wyposażona była dodatkowo w elektromagnes, służący do precyzyjnej regulacji położenia iglicy dozującej paliwo. W artykule skupiono się na przebadaniu zaworu zwrotnego, znajdującego się na wlocie powietrza do gaźnika. W związku z tym określono wpływ położenia elementu zamykającego zawór na zaburzenia przepływu. Wyznaczono także rozkład ciśnień i prędkości powietrza przepływającego przez ten zawór. Słowa kluczowe: analiza MES, gaźnik, analiza przepływów Tadeusz Czyżewski, MSc, supervisor: Edward Lisowski, PhD, DSc, prof. of CUT, Institute of Applied Informatics, Cracow University of Technology.

12 1. Introduction Carburettors have been commonly used in passenger car engines since the end of the 1980s. Along with the development of car electronics, carburettor constructions have almost completely been replaced by electronic injection systems. Despite that, carburettors are still used, for economic reasons in, for example, combustion chain saws, motor-bicycles, combustion mowers, motorboats. However, these carburettors have to meet very strict requirements concerning the quality of air-fuel mixture control. Creation of air-fuel mixture is a very complex problem. An important role in mixture creation is played by pressure and velocity distribution of air which flows through the carburettor. The flow of air in flow canals is described by Navier-Stokes equations. Due to the difficulties in analytical solution of these equations, numerical methods are used, especially computational fluid dynamics methods (CFD). The paper presents numerical simulation of air flow through the non-return valve. The purpose of the simulation was to determine the influence of non-return valve closing element position on air flow. 2. Carburettor model The objective of the present research was a modification of carburettor design used by Bing International L.L.C. for motor-bicycle engines supply. In this construction two nonreturn valves controlled by pressure in carburettor throat were applied. The task for these valves is to regulate air-fuel mixture flow. Fig. 1 shows a carburettor model made in CAD system. It was used for making flow canals discreet models essential to carry out an experiment of air flow through the valve. The fundamental elements of tested carburettor are: float chamber (1), throttling valve control by accelerate rod (2), air valve (suction) (3), electro-magnetic system of fuel needle control (4) and carburettor throat (5). Fig. 1. BING carburettor model, 1 float chamber, 2 throttling valve control by accelerate rod, 3 air valve (suction), 4 electro-magnetic system of fuel needle control, 5 throat Rys. 1. Model gaźnika firmy BING, 1 komora pływakowa, 2 przepustnica obrotowa sterowana cięgnem gazu, 3 przepustnica powietrza (ssania), 4 elektromagnetyczny system sterowania iglicą, 5 gardziel

The carburettor has two supply systems, i.e. idle running system where the first valve is placed (8) and the main running system where the second valve, which was the object of research, is placed. The valves positions in the carburettor are presented in Fig. 2. 13 Fig. 2. Carburettor design, 1 needle, 2 electromagnet for needle controlling, 3 float, 4 fuel main jet, 5 throttling valve control by accelerate rod, 6 air valve (suction), 7 float chamber, 8 non-return valve placed in idle running system, 9 tested valve Rys. 2. Budowa gaźnika, 1 iglica, 2 elektromagnes sterujący położeniem iglicy, 3 pływak, 4 główna dysza paliwa, 5 obrotowa przepustnica sterowana cięgnem gazu, 6 przepustnica powietrza (ssania), 7 komora pływakowa, 8 zawór zwrotny znajdujący się w układzie biegu jałowego, 9 badany zawór zwrotny

14 2.1. Scope of CFD analysis The purpose of the CFD analysis was to determine the influence of non-return valve closing element position on air flow. The position of closing element could affect driver s manoeuvres such as turning, violent braking, etc. It causes disturbance of air flow and airfuel mixture quality deterioration. Taking in consideration most frequent cases of closing element position change an experiment for the following variants was carried out: axis of valve closing element is on the canal axis, axis of valve closing element is moved relative to canal axis, axis of valve closing element is sloping toward canal axis. Fig. 3 is a graphic presentation of the analysed variants. Fig. 3. Variants of analysis Rys. 3. Warianty przeprowadzonych badań 3. Geometrical models of particular analysis variants To carry out a CFD analysis it is necessary to build discreet models that are directly used in numerical calculations. Discreet models are based on geometry defined in CAD models. Building of CAD models for particular variants started from making a carburettor flow path geometrical model. Next a discreet model was made and a CFD analysis carried out in order to determine pressure distribution in thewhole carburettor. Based on pressure distribution geometry for particular calculation variants was defined. Fig. 4 shows CAD models for particular variants.

15 Three dimensional CAD model CAD model intersection for variant 1 CAD model intersection for variant 2 CAD model intersection for variant 3 Fig. 4. CAD models for particular calculation variants Rys. 4. Modele dla poszczególnych wariantów obliczeń 4. Discrete models for particular calculation variants CAD models geometry was used to build meshes of discrete models used directly in calculations. Meshes (also CAD models) were made in ProEngineer environment. Due to complex CAD models geometry near the non-return valve, it was decided to generate meshes made from tetrahedral cells. For this purpose a module of ProEngineer system called ProMechanica was used. In places where flow path cross-sectional area changed, the mesh was concentrated to increase calculation accuracy. In Figs 5a, 5b, 5c meshes for particular analysis variants have been presented. CAD analysis was performed in AnSYS CFX with the following assumptions: the examined flow is turbulent, there is no heat exchange between air and environment. Using CFX-Pre preprocessor defined: air parameters, boundary conditions, flow parameters and

16 turbulence model. Next the preprocessor data and meshes were exported to CFX-Solver where calculation was done. Fig. 5a. Variant 1 mesh, on the left mesh general profile, on the right mesh concentration near the non-return valve Rys. 5a. Siatka dla wariantu 1, po lewej ogólny zarys siatki, po prawej zagęszczenie siatki w okolicach zaworu zwrotnego Fig. 5b. Variant 2 mesh, on the left mesh general profile, on the right mesh concentration near the non-return valve Rys. 5b. Siatka dla wariantu 2, po lewej ogólny zarys siatki, po prawej zagęszczenie siatki w okolicach zaworu zwrotnego

17 Fig. 5c. Variant 3 mesh, on the left mesh general profile, on the right mesh concentration near the non-return valve Rys. 5c. Siatka dla wariantu 3, po lewej ogólny zarys siatki, po prawej zagęszczenie siatki w okolicach zaworu zwrotnego 5. Analysis of calculation results After calculations by the solver the results were imported into CFX-Post postprocessor and worked out in a graphic form. These graphic results are presented in Figs 6 8. Fig. 6a shows pressure distribution in non-return valve intersection for variant 1. On the valve inlet the air pressure equals 158,21 Pa. In the area between the valve wall and closing element wall there is a violent increase of pressure caused by the cross-sectional area change. That is why the pressure on the valve outlet reaches value of 4,13 Pa. In Fig. 6b the velocity distribution of air in non-return valve intersection for variant 1 was presented. The value of air velocity on the inlet equals 10,21 m/s. Next, inside the valve, where the cross-sectional area changed, it decreased to 8,43 m/s, which gives the volumetric flow rate equal 6,79 10-5 m 3 /s. The velocity of air is decreasing to zero. Fig. 7a presents pressure distribution in non-return valve intersection for the second variant. Pressure values on the carburettor inlet and outlet are higher than the first variant. They equal 170,53 Pa (inlet) and 5,26 Pa (outlet). These differences are caused generally by a cross-sectional area geometry change produced by valve closing element move. The values of velocity and volumetric flow rate also changed (Fig. 7b). Inside the non-return valve the volumetric flow rate equals 7,97 10-5 m 3 /s, and in the inlet canal 3,41 10-5 m 3 /s. In Fig. 8a pressure distribution of air in non-return valve intersection for the third variant was shown. The values of pressure on the carburettor inlet and outlet are different than the values in the first variant. They equal, respectively, 175,32 Pa (inlet) and 5,01 Pa (outlet). These differences are caused by cross-sectional area geometry change produced by valve closing element rotation. This change also caused a decrease of air velocity inside the valve to 8,28 m/s and volumetric flow rate to 6,67 10-5 m 3 /s. The volumetric flow rate on the valve inlet due to velocity increase in this area, the value increased to 3,8 10-5 m 3 /s. The velocity distribution in non-return valve intersection for the third variant is presented in Fig 8b.

18 Fig. 6a. Pressure distribution, variant 1 Rys. 6a. Rozkład ciśnień, wariant 1 Fig. 6b. Velocity distribution, variant 1 Rys. 6b. Rozkład prędkości, wariant 1

19 Fig. 7a. Pressure distribution, variant 2 Rys. 7a. Rozkład ciśnień, wariant 2 Fig. 7b. Velocity distribution, variant 2 Rys. 7b. Rozkład prędkości, wariant 2

20 Fig. 8a. Pressure distribution, variant 3 Rys. 8a. Rozkład ciśnień, wariant 3 Fig. 8b. Velocity distribution, variant 3 Rys. 8b. Rozkład prędkości, wariant 3

6. Summary and conclusions 21 As a result of the research the influence of non-return vale closing element position on air flow character was determined. There was obtained information about liquid mass flow: velocity field distribution, pressure field. Using parametrical CAD models for mesh building made it possible to easily changing the discrete models. From the analysis it follows that the valve closing element position change influence: volumetric flow rate change in outlet canal, air pressure change in front of and behind the valve. Along with the crosssection area increase the air velocity in the outlet canal and pressure values at both side of valve also increases. This project was made in cooperation with Sachs Engineering GMBH. CFD analysis was performed in AnSYS CFX 5.7.1 at Academic Computer Centre CYFRONET AGH. References [1] D m o w s k i R., Gaźniki motocyklowe, WKiŁ, Warszawa 2004. [2] AnSYS CFX Ltd., Help, 2004.