NIESTACJONARNY PRZEPŁYW CIEPŁA W TŁOKU DOŁADOWANEGO SILNIKA Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM

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

KONCEPCJA WERYFIKACJI DOŚWIADCZALNEJ ZAMODELOWANYCH OBCIĄŻEŃ CIEPLNYCH WYBRANYCH ELEMENTÓW KOMORY SPALANIA DOŁADOWANEGO SILNIKA Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM

CHARAKTERYSTYKI PRACY SILNIKA HCCI ZASILANEGO BIOGAZEM

Wyznaczanie naprężeń cieplnych w gniazdach zaworowych doładowanego silnika z zapłonem samoczynnym w stanie nieustalonym

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

EXAMPLES OF CABRI GEOMETRE II APPLICATION IN GEOMETRIC SCIENTIFIC RESEARCH

ZESZYTY NAUKOWE NR 10(82) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

Thermal loads of a piston in a diesel engine during startup

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

SYMULACJA NUMERYCZNA KRZEPNIĘCIA KIEROWANEGO OCHŁADZALNIKAMI ZEWNĘTRZNYMI I WEWNĘTRZNYMI

Applications of FEM for explanation of influence of the operating parameters upon failure wear of the piston in a diesel engine

SG-MICRO... SPRĘŻYNY GAZOWE P.103

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

Krytyczne czynniki sukcesu w zarządzaniu projektami

Rodzaj obliczeń. Data Nazwa klienta Ref. Napędy z pasami klinowymi normalnoprofilowymi i wąskoprofilowymi 4/16/ :53:55 PM

POLOWO OBWODOWY MODEL DWUBIEGOWEGO SILNIKA SYNCHRONICZNEGO WERYFIKACJA POMIAROWA

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

Akademia Morska w Szczecinie. Wydział Mechaniczny

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

PTNSS Simulation research into the influence of the combustion chamber blowby on the efficiency of a diesel engine

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

PRZESTRZENNY MODEL PRZENOŚNIKA TAŚMOWEGO MASY FORMIERSKIEJ

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

Modelowanie zagadnień cieplnych: analiza porównawcza wyników programów ZSoil i AnsysFluent

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

WERYFIKACJA MODELU DYNAMICZNEGO PRZEKŁADNI ZĘBATEJ W RÓŻNYCH WARUNKACH EKSPLOATACYJNYCH

ANALIZA ROZKŁADU NAPRĘŻEŃ/ODKSZTAŁCEŃ ZA POMOCĄ MES W SKOJARZENIU ŻELIWO KOMPOZYT W WARUNKACH SMAROWANIA OLEJEM

Paweł KORDOS. 1. Wstęp. 1. Introduction

ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Wyznaczanie granicznej intensywności przedmuchów w czasie rozruchu

Lecture 18 Review for Exam 1

WYZNACZANIE PARAMETRÓW PRZEPŁYWU CIECZY W PŁASZCZU CHŁODZĄCYM ZBIORNIKA CIŚNIENIOWEGO

QUANTITATIVE AND QUALITATIVE CHARACTERISTICS OF FINGERPRINT BIOMETRIC TEMPLATES

Changes in blow-by and compression pressure of a diesel engine during a bench durability test

WYKORZYSTANIE METODY ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH W MODELOWANIU WYMIANY CIEPŁA W PRZEGRODZIE BUDOWLANEJ WYKONANEJ Z PUSTAKÓW STYROPIANOWYCH

Extraclass. Football Men. Season 2009/10 - Autumn round

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

TRANSPORT W RODZINNYCH GOSPODARSTWACH ROLNYCH

A simulated investigation of an engine fed with oxygen enriche mixture

Materiałowe i technologiczne uwarunkowania stanu naprężeń własnych i anizotropii wtórnej powłok cylindrycznych wytłaczanych z polietylenu

PTNSS Wstęp. 2. Zakres modyfikacji silnika. Jerzy KAPARUK Sławomir LUFT

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

ROZPRAWA DOKTORSKA. Model obliczeniowy ogrzewań mikroprzewodowych

CHARAKTERYSTYKI EKSPLOATACYJNE SILNIKA INDUKCYJNEGO DUŻEJ MOCY Z USZKODZONĄ KLATKĄ WIRNIKA

IDENTYFIKACJA I ANALIZA PARAMETRÓW GEOMETRYCZNYCH I MECHANICZNYCH KOŚCI MIEDNICZNEJ CZŁOWIEKA

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

ANALIZA MES WYTRZYMAŁOŚCI ELEMENTÓW POMPY ŁOPATKOWEJ PODWÓJNEGO DZIAŁANIA

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

The analysis of the energy demand for heating and cooling of the house built on the basis of the traditional Canadian wood-frame construction

MODEL KIVA-3V JEDNO- I DWUSTOPNIOWEGO SYSTEMU SPALANIA W TŁOKOWYM SILNIKU ZI

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

SPITSBERGEN HORNSUND

Weronika Mysliwiec, klasa 8W, rok szkolny 2018/2019

CHARAKTERYSTYKI EKSPLOATACYJNE SILNIKA INDUKCYJNEGO Z USZKODZONĄ KLATKĄ WIRNIKA

Cracow University of Economics Poland

Optymalizacja konstrukcji wymiennika ciepła

MODELOWANIE ROZKŁADU TEMPERATUR W PRZEGRODACH ZEWNĘTRZNYCH WYKONANYCH Z UŻYCIEM LEKKICH KONSTRUKCJI SZKIELETOWYCH

ANALIZA ROZKŁADU CIŚNIEŃ I PRĘDKOŚCI W PRZEWODZIE O ZMIENNYM PRZEKROJU

A program to analyze the combustion process in diesel engine

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

OPIS KONSTRUKCJI DESIGN DESCRIPTION

MODEL SPALANIA WODORU Z WYKORZYSTANIEM SYSTEMU AVL FIRE

SILNIK RELUKTANCYJNY PRZEŁĄCZALNY PRZEZNACZONY DO NAPĘDU MAŁEGO MOBILNEGO POJAZDU ELEKTRYCZNEGO

CWF - Piece komorowe ogólnego przeznaczenia

IDENTIFICATION OF NUMERICAL MODEL AND COMPUTER PROGRAM OF SI ENGINE WITH EGR

Streszczenie rozprawy doktorskiej

ANALIZA WYTĘŻENIA ZWOI GWINTU W POŁĄCZENIU ŚRUBA- NAKRĘTKA ANALYSIS OF THREAD COIL EFFORT IN THE SCREW NUT JOINT

Tytuł pracy w języku angielskim: Microstructural characterization of Ag/X/Ag (X = Sn, In) joints obtained as the effect of diffusion soledering.

SYMULACJA TŁOCZENIA ZAKRYWEK KORONKOWYCH SIMULATION OF CROWN CLOSURES FORMING

ANALIZA OBCIĄŻEŃ JEDNOSTEK NAPĘDOWYCH DLA PRZESTRZENNYCH RUCHÓW AGROROBOTA

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

Ekonomiczne i społeczno-demograficzne czynniki zgonów osób w wieku produkcyjnym w Polsce w latach

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

Keywords: compression ratio, dual-fuel engine, combustion process, natural gas

Biogas buses of Scania

WYKAZ PRÓB / SUMMARY OF TESTS. mgr ing. Janusz Bandel

IDENTYFIKACJA PARAMETRÓW CHARAKTERYZUJĄCYCH OBCIĄŻENIE SEKCJI OBUDOWY ZMECHANIZOWANEJ SPOWODOWANE DYNAMICZNYM ODDZIAŁYWANIEM GÓROTWORU

Wpływ rodzaju paliwa gazowego oraz warunków w procesu spalania na parametry pracy silnika spalinowego mchp

GRANICA SPALANIA STUKOWEGO W DWUPALIWOWYM SILNIKU O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM KNOCK COMBUSTION LIMIT IN A TWO-FUEL DIESEL ENGINE

SPITSBERGEN HORNSUND


OCENA WPŁYWU ZUŻYCIA NA POZIOM HAŁASU URZĄDZEŃ Z JEDNOCYLINDROWYMI SILNIKAMI SPALINOWYMI

ANALIZA ZMIAN SIŁ WYMUSZAJĄCYCH I ICH WPŁYW NA DRGANIA KADŁUBA SILNIKA SPALINOWEGO

OBLICZENIA CIEPLNE I WYTRZYMAŁOŚCIOWE DLA WSTAWKI TEMPERATUROWEJ

WPŁYW OBCIĄŻENIA TRAMWAJU NA PRZEMIESZCZENIE ELEMENTÓW ELASTYCZNEGO KOŁA TRAMWAJOWEGO

Analiza trwałości eksploatacyjnej oleju silnikowego

KOMPUTEROWE MODELOWANIE I OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE ZBIORNIKÓW NA GAZ PŁYNNY LPG

BADANIA CERTYFIKACYJNE NAKŁADEK WĘGLOWYCH CERTIFICATION RESEARCHES OF CARBON CONTACT STRIPS

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 2014 Seria: TRANSPORT z. 82 Nr kol. 1903

MOMENT ORAZ SIŁY POCHODZENIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO W DWUBIEGOWYM SILNIKU SYNCHRONICZNYM

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

PROTOTYP WIRTUALNY SILNIKA STIRLINGA TYPU ALPHA. WSTĘPNE WYNIKI BADAŃ

Praktyczne aspekty wymiarowania belek żelbetowych podwójnie zbrojonych w świetle PN-EN

INDICATING OF AN ENGINE FUELLED WITH CNG

PRACA DYPLOMOWA Magisterska

ON INFLUENCE OF DIESEL OIL SORT ON FRICTION AND WEAR PROCESSES Tarkowski Piotr, Paluch Roman Katedra Pojazdów Samochodowych Politechnika Lubelska

Has the heat wave frequency or intensity changed in Poland since 1950?

PORÓWNAWCZE CYKLE PRACY SILNIKA Z WIELOETAPOWYM WTRYSKIEM PALIWA


Badanie amortyzatorów na uniwersalnym stanowisku do diagnostyki układu nonego pojazdu samochodowego

OCENA MECHANIZMÓW POWSTAWANIA PĘKNIĘĆ WĄTROBY W URAZACH DECELERACYJNYCH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM ROLI WIĘZADEŁ WĄTROBY

Transkrypt:

TRANSPORT PROBLEMS 2010 PROBLEMY TRANSPORTU Volume 5 Issue 1 Turbocharged diesel engine, piston, nonstationary heat flow Piotr GUSTOF*, Aleksander HORNIK Silesian University of Technology, Faculty of Transport, Department of Vehicle Service Krasińskiego St. 8, 40-019 Katowice, Poland *Corresponding author. E-mail: piotr.gustof@polsl.pl NONSTATIONARY HEAT FLOW IN THE PISTON OF THE TURBOCHARGED ENGINE Summary. In this study the numeric computations of nonstationary heat flow in form of temperature distribution on characteristic surfaces of the piston of the turbocharged engine at the beginning phase its work was presented. The computations were performed for fragmentary load engine by means of the two-zone combustion model, the boundary conditions of III kind and the finite elements method (FEM) by using of COSMOS/M program. NIESTACJONARNY PRZEPŁYW CIEPŁA W TŁOKU DOŁADOWANEGO SILNIKA Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM Streszczenie. W niniejszej pracy przedstawiono obliczenia numeryczne niestacjonarnego przepływu ciepła w postaci rozkładu temperatury na charakterystycznych powierzchniach tłoka doładowanego silnika z zapłonem samoczynnym w początkowej fazie jego pracy. Obliczenia numeryczne zostały przeprowadzone dla częściowego obciążenia silnika, tj. dla prędkości n=2000 [min -1 ] i współczynnika nadmiaru powietrza λ = 3,08, przy zastosowaniu dwustrefowego modelu procesu spalania [1], warunków brzegowych III rodzaju oraz metody elementów skończonych (MES), za pomocą programu COSMOS/M. 1. INTRODUCTION Modeling of nonstationary heat flow in form of temperature distribution in the time of the piston engine was conducted by use of III kind of the boundary conditions. These conditions describe the surface film conductance (fig. 3) as well as the temperature of working medium [2, 3]. The temperature of the working medium (fig. 2) was marked on basis of measured course of the indicated pressure by means of the two-zone of combustion process in the turbocharged Diesel engine (fig. 1). The analysis of the heat loads in the piston engine for the engine speed n = 2000 [rpm] for fragmentary engine load which answered the excess air number λ = 3,08 was carried out. The numeric computations were carried out by use of the finite element method (FEM) in initial phase of the engine work from the moment when the temperature of the piston engine was equal to the ambient temperature at the time in which the temperature distribution in the piston changed in small range.

42 P. Gustof, A. Hornik 8 p [MPa] 7 6 5 4 3 2 1 0 0 90 180 270 360 450 540 630 720 φ[crank angle] Fig. 1. The diagram of the indicated pressure for engine speed n=2000 [rpm] and λ = 3,08 Rys. 1. Wykres ciśnienia indykatorowego silnika dla prędkości obrotowej n=2000 [min -1 ] i λ = 3,08 2400 T[K] 2000 1600 1200 800 400 0 0 90 180 270 360 450 540 630 720 φ[crank angle] Fig. 2. The diagram of the average combustion temperature for engine speed n=2000 [rpm]and λ = 3,08 Rys. 2. Wykres średniej temperatury spalania dla prędkości obrotowej n=2000 [min -1 ] i λ = 3,08 α g [W/(m 2 K)] 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 90 180 270 360 450 540 630 720 φ[crank angle] Fig. 3. The diagrams of total surface film conductance for engine speed n = 2000 [rpm] and λ = 3,08 Rys. 3. Wykres całkowitego współczynnika przejmowania ciepła dla n=2000 [min -1 ] i λ = 3,08

Nonstationary heat flow in the piston 43 2. GEOMETRICAL MODEL The geometrical model of the piston (fig. 4b) was executed with the help of the Geostar computer program COSMOS/M on basis of the real element (fig. 4a). The order of its creation introduced as follows: was created the three-dimensional intersection of the piston engine; the intersection of the piston was divided with mesh of the finite elements; the mesh was based on the three-dimensional elements of tetrahedral solids (tetra 4) about 4 knots and dimensions 1,5 [mm]. a) b) Fig. 4. The piston engine: a) real element, b) discreet model Rys. 4. Tłok silnika: a) model rzeczywisty, b) model dyskretny In analyzed the engine piston 16 characteristic surfaces of the heat exchange (fig. 5) were distinguished which define the values of the III kind boundary conditions were attributed [4,5]. Fig. 5. Surface exchange heat of the piston Rys. 5. Powierzchnie wymiany ciepła tłoka Surface: 1 piston head, 2 flank piston over I ring, 3 upper groove of I ring, 4 bottom groove of I ring 5 under groove of I ring, 6 between rings I-II, 7 upper groove of II ring, 8 bottom groove of II ring, 9 under groove of II ring, 10 between rings II-III, 11 upper groove of III ring 12 bottom groove of III ring 13 under groove of III ring, 14 leading of the piston,, 15 internal of the piston, 16. the point of contact of the piston pin with the engine piston

44 P. Gustof, A. Hornik 3. THE RESULT OF COMPUTATION In this work the temperature distribution in the piston of turbocharged diesel engine with direct injection about capacity 2390 cm3 and power rating 85 kw were introduced. Received the numeric computations will be verified on the especially to this aim prepared the engine (fig. 6) which will allow to make the complex research on the measurement station. The computations were carried out for engine speed n = 2000 [rpm] and excess air number λ = 3,08 for the visualization of the temperature distribution on the piston surfaces for 5 degree of crank angle after inner dead centre of the piston in cycle of filling up engine. The examples results of numeric calculations for 10, 20, 30, 40, 50 and 60 seconds of the engine work were introduced in figure 7. Fig. 6. Tested turbocharged Diesel engine Rys. 6. Badany turbodoładowany silnik ZS After 60 seconds of the engine work the maximum temperature carried out about 410[K]. In the time of warming up of the piston the temperatures were stabilized. The piston head most quickly warmed during first 10 seconds. The average value of the increase speed of the temperature since 0 to 10 [s] for n=2000 [rpm] and λ = 3,08 carried out about 6 [K/s].

Nonstationary heat flow in the piston 45 TIME 10 [s] 20[s] T[K] 30[s] n = 2000 [rpm], λ = 3,08 TIME 40[s] 50[s] n = 2000 [rpm], λ = 3,08 Fig. 7. The following phases of warming up of the piston engine Rys. 7. Kolejne fazy nagrzewania się tłoka w czasie T[K] 60[s]

46 P. Gustof, A. Hornik 4. CONCLUSIONS The results of numeric computations of nonstationary heat flow in form of temperature distribution in the piston displayed the possibility of the use of the original two-zone combustion model and finite elements method to analysis of values and temporary temperature distribution on individual surfaces of the piston. The heat most intensely flows from the surface of the piston head and the flank side above the compression rings into the deep of the piston material. The most intensive warming up of the piston is visible during the first ten seconds of the engine work. The conducted analysis doesn't permit fully to qualify the heat load of this engine element in regard to short time, the carried out computations however give any picture about the temperature distribution on its individual surfaces. Moreover the correctness of conducted calculations requires on the real piston of the turbo diesel engine use of the verifying researches which will be the object of far more investigations of authors References 1. Gustof P.: Wyznaczanie przebiegu temperatur ładunku dla pełnego cyklu roboczego w cylindrze doładowanego silnika o zapłonie samoczynnym. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Transport, z. 43, Gliwice 2001. S. 5-11. 2. Kwaśniowski S., Sroka Z., Zabłocki W.: Modelowanie obciążeń cieplnych w elementach silników spalinowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1999. 3. Wiśniewski S.: Wymiana ciepła. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1987. 4. Jaskólski J.: Zagadnienia optymalizacji obciążeń cieplnych tłoków silników spalinowych. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2001. 5. Wiśniewski S.: Obciążenia cieplne silników tłokowych. Warszawa, WKiŁ,1972. Received 18.06.2009; accepted in revised form 02.03.2010