The paper presents the diagnostic of exhaust gas scavenging crankcase combustion piston diesel engine SB-3.1 speed boot. In the measurements, the influence of fuel injected into the engine start-up phase of the value of the intensity of exhaust gas scavenging.
PL
W referacie przedstawiono diagnostykę przedmuchów gazów do skrzyni korbowej tłokowego silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym SB-3.1 dla prędkości rozruchu. W pomiarach analizowano wpływ wtryskiwanego paliwa w fazie rozruchu silnika na wartość natężenia przedmuchów gazów.
Tematyka publikacji dotyczy zagadnień i badań związanych ze zjawiskiem strat ładunku w postaci przedmuchów gazów do skrzyni korbowej przez układ tłok – pierścienie – cylinder (TPC) silników spalinowych. Analizowany problem dotyczy oceny możliwości ruchów i przemieszczeń pierścieni uszczelniających, co w największym stopniu wpływa na wartość natężenia przedmuchów. W wyniku przeprowadzonych badań silników zauważono, że zjawisko przedmuchów zależy od wielu parametrów konstrukcyjnych, jak i eksploatacyjnych tłokowego silnika spaliowego. Przeprowadzony zakres badań potwierdził wpływ tych parametrów na ruchy pierścieni i na zjawisko przedmuchów.
EN
The subject of the publication concerns issues and research related to the phenomenon of cargo losses in the form of gusts of crankcase gases through the piston-ring-cylinder (PRC) of internal combustion engines. The analyzed problem concerns the evaluation of the movement and displacement of the sealing rings, which has the greatest effect on the purge rate. As a result of engine tests, it has been observed that the blow-by phenomenon is influenced by many constructional and operational parameters of the piston-type combustion engine. The scope of the study confirmed the influence of these parameters on the ring motions and on the blow-by phenomenon.
Changes in engine performance and efficiency, the tightness of ring-pack and wear of piston group parts during long-lasting bench durability test were investigated. The tests were conducted on 2 modern automotive diesel engines. The parameters analysed improved in the initial period of engine operation and then they started to deteriorate gradually; however, the rates of change were different for different parameters. The rate of change was the highest in the case of lubricating oil consumption (100% increase during the test). The blowby increased in that period of time by 25-60%, depending on the condition of engine operation. The changes in power and specific fuel consumption were much smaller – only a few percent. Moreover, using the previously developed method utilizing the simulations made with the use of the ring-pack model, the durability of the piston group was predicted. The predicted durability was equal to 300,000 km.
PL
W artykule zaprezentowano analizę zmian mocy i sprawności silnika oraz szczelności układu tłok–pierścienie–cylinder, a także zużycia elementów silnika podczas długotrwałych badań stanowiskowych. Obiektem badań był nowoczesny, samochodowy silnik o zapłonie samoczynnym. Wartości analizowanych parametrów uległy poprawie w początkowym okresie pracy silnika, po czym zaczęły ulegać stopniowemu pogarszaniu, przy czym szybkość zmian dla poszczególnych parametrów była różna. Najszybciej wraz z czasem pracy silnika wzrastało zużycie oleju silnikowego (wzrost w czasie testu o około 100%). Natężenie przedmuchów spalin wzrosło w tym czasie od 25 do 60%, w zależności od warunków pracy silnika, natomiast moc i jednostkowe zużycie paliwa zmieniły się tylko o kilka procent. Ponadto, z wykorzystaniem opracowanej wcześniej metody, bazującej na symulacjach prowadzonych z użyciem matematycznego modelu uszczelnienia pierścieniowego, dokonano oceny trwałości zespołu TPC silnika. Prognozowana trwałość wyniosła 300 000 km.
W referacie przedstawiono wstępne wyniki badań przedmuchów gazów do skrzyni korbowej tłokowego silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym dla prędkości obrotowej wału korbowego n = 30 min-1 i n = 48 min-1. Prędkość obrotowa wału ustalana była za pomocą zewnętrznego napędu. W pomiarach analizowano wpływ wtryskiwanego paliwa w początkowej fazie rozruchu silnika na wartość natężenia przedmuchów gazów.
EN
The paper presents the results of blow-by to crankcase in the combustion engine for the cranks-haft speed n = 30 min-1 and n = 48 min-1. Shaft speed was determined by means of an external drive, eliminating instability. In the measurements the influence of fuel injected in the initial engine start-up phase on the blow-by intensity value was analyzed.
W artykule przedstawiono wyniki badań szczelności komory spalania silnika o zapłonie samoczynnym w czasie długotrwałej eksploatacji. Badania przeprowadzono na 5 egzemplarzach sześciocylindrowego silnika wykorzystywanego do napędu samochodów ciężarowych. Zmiany szczelności w zakresie przebiegów 0–500 tys. km określono na podstawie wyników pomiarów: spadku ciśnienia z wykorzystaniem próbnika szczelności komory spalania, maksymalnego ciśnienie sprężania w cylindrach oraz natężenia przedmuchów spalin do skrzyni korbowej w różnych warunkach pracy silnika. Wyniki badań poddano analizie statystycznej. Opracowano stochastyczne modele zmian szczelności komory spalania silnika w funkcji przebiegu samochodu. Model opisuje przebieg wartości średniej wybranego parametru diagnostycznego w czasie oraz granic obszaru prawdopodobnych zmian tego parametru. Wyniki badań wykazały, że zarówno prędkość jak i charakter zmian w funkcji czasu eksploatacji były różne dla różnych parametrów. Najmniejszą dynamiką zmian wyróżniało się maksymalne ciśnienie sprężania (spadek o mniej niż 20% w zakresie przebiegów samochodu: 0–500 tys. km), średnią dynamiką – wskaźnik szczelności, a największą – natężenie przedmuchów spalin (3-krotny wzrost przy 2200 obr/min), przy czym dla dwóch pierwszych parametrów szybkość zmian zwiększała się wraz z przebiegiem samochodu, natomiast w przypadku przedmuchów spalin zmiany miały charakter liniowy. Wyznaczono również pola rozproszeń (zmian odchyleń standardowych) dla badanych parametrów diagnostycznych.
EN
The paper presents the results of tightness testing of an internal combustion engine combustion chamber during long-term operation. The tests were conducted on 5 six-cylinder diesel engines used in motor trucks. Changes in tightness for the distance range 0–500,000 km were determined based on the measurement results of the following: pressure drop measured using a cylinder leakdown tester, maximum compression pressure in the cylinders, and the blow-by flow rate at different engine operating conditions. The obtained test results were analyzed statistically. Stochastic models of changes in engine combustion chamber tightness versus distance traveled were developed. Each model describes the time history of the mean value of a selected diagnostic parameter and the limits of probable changes in this parameter. The test results have shown that both the rate and character of changes as a function of engine operation time differed depending on a parameter. The maximum compression pressure was characterized by the lowest dynamics of changes (a decrease by less than 20% for the distance range 0–500,000 km), the cylinder leakage was characterized by a moderate change dynamics, while the blow-by flow rate exhibited the highest dynamics of changes (a threefold increase at 2200 rpm). It should also be mentioned that in the case of the first two parameters, the rate of changes increased with the distance traveled, whereas in the case of the blow-by the observed changes were linear. Also, dispersion fields (i.e. changes in standard deviations) were calculated for the tested diagnostic parameters.
This paper presents changes in the tightness of a combustion chamber during a 1200-hour bench durability test. The study was conducted on three four-cylinder turbocharged DI diesel engines with a capacity of 1.3 dm3. The changes in the tightness were determined on the basis of the results of periodical measurements of the blow-by flow rate under different conditions of engine operation and measurements of maximum compression pressure in the cylinders. The results showed that the maximum compression pressure remained at the same level during a long period of engine operation, corresponding to a distance of 150 000 km covered by a car. After that period, the pressure started to decrease (after a distance of 200 000 km, it had dropped by 10%). The blow-by flow rate decreased in the initial period of engine operation and then it started to rise linearly at full engine load. The rate of increase depended on engine speed – it was the smallest at low speeds (20% increase in the time range of 100–1200 hours, which corresponded to a distance of 16 000–192 000 km covered by a car – at 1000 rpm), and the highest at 4000 rpm (an increase of 70% in the same time range).
PL
W artykule zaprezentowano wyniki badań zmian szczelności komory spalania podczas 1200-godzinnej stanowiskowej próby trwałościowej. Badania przeprowadzono na trzech egzemplarzach 4-cylindrowego, turbodoładowanego silnika o zapłonie samoczynnym z wtryskiem bezpośrednim i objętości skokowej 1,3 dm3. Zmiany szczelności przestrzeni roboczej silnika ustalone zostały na podstawie okresowych pomiarów natężenia przedmuchów spalin w różnych warunkach pracy silnika oraz pomiarów maksymalnego ciśnienia sprężania w poszczególnych cylindrach. Wyniki badań wskazują, że maksymalne ciśnienie sprężania przez długi okres pracy silnika, odpowiadający 150 tys. km przebiegu samochodu, nie ulega zmniejszeniu. Po tym okresie zaczyna spadać (spadek przy przebiegu 200 tys. km wynosił 10%). Natężenie przedmuchów spalin w pierwszym okresie eksploatacji silnika spada, po czym, przy pełnym obciążeniu silnika, zaczyna liniowo wzrastać, przy czym szybkość wzrostu zależy od prędkości obrotowej silnika – najwolniej przy małych prędkościach (wzrost o 20% przy 1000 obr/min, w zakresie od 100 do 1200 godzin pracy silnika w teście), a najszybciej przy prędkości znamionowej 4000 obr/min (wzrost o 70%).
A ring pack of modern IC engine consists of at least one compression ring that should guarantee secure a necessary tightness of combustion chamber. A circumferential wall pressure of correctly designed compression ring should be sufficient to achieve a full contact between wall and ring, which means light tightness preventing gas blowby. Lack of tightness is being considered as a principal cause of deterioration of engine performance data including torque instability, and a rapid grow in ring and cylinder wear within the area of blow-by. During engine design process mathematical models are applied which implement analytical and numerical methods of calculation. Analytical methods that were used earlier presented a limited range of application and lower accuracy in comparison to the numerical methods but they allowed achieving approximate results quicker. Taking this into consideration the presented study describes the most important relations between ring geometry and its wall pressure, which were obtained using the analytical methods. Presented formulas facilitate the evaluation of cylinder wear effect on the ring circumferential pressure distribution, especially the change in liner diameter. An attempt of light slits evaluation has been performed as well. The study was supplemented with graphs and calculative example.
Evaluation of the processes of wearing out of the piston-rings-cylinder system (PRC) can be introduced by the use of functional dependency of blowthrough intensity of the working substance to the engine's crankcase, as the flow of gases between elements of this system. Many structural and exploitation factors affect the tightness of the PRC arrangement. In the report only exploitation factors having the direct impact on the value of the summary field of the leakage , through which the flow of the medium to the crankcase of the piston combustion engine can take place. The impact of wear of cylindrical sleeve, wear the rings in the radial and axial direction and the wear of the groove in the piston were modelled. The leakage of the PRC system in experimental studies, during the tests on blowthrough was analysed with the presence of the lubricating oil. It has been showed, that the greatest impact on the intensity of blowthrough has increase of the width of the lock of the sealing ring, which is bound up with the wear of the external cylindrical surface of the ring. It was found that the measurement of the clearance value of the lock only on the first sealing ring, growing larger as a result of the exploitation can be used to the evaluation of the summary field of leakage, as a wear of piston-rings-cylinder system.
PL
Ocenę procesów zużywania się systemu tłok-pierścienie-cylinder (TPC) można przedstawić za pomocą zależności funkcjonalnej natężenia przedmuchów czynnika roboczego do skrzyni korbowej silnika, czyli jako przepływ gazów pomiędzy elementami tego systemu. Na szczelność układu TPC ma wpływ wiele różnych czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych. W referacie analizowano tylko czynniki eksploatacyjne mające bezpośredni wpływ na wartość sumarycznego pola nieszczelności, przez które może następować przepływ czynnika do skrzyni korbowej tłokowego silnika spalinowego. Modelowano wpływ zużycia tulei cylindrowej, zużycie pierścieni w kierunku osiowym i promieniowym oraz zużycie rowka w tłoku. Nieszczelność układu TPC w badaniach eksperymentalnych, podczas badań przedmuchów, analizowano z obecnością oleju smarującego. Wykazano, iż na intensywność przedmuchów największy wpływ ma przyrost szerokości zamka pierścienia uszczelniającego, który związany jest ze zużyciem zewnętrznej powierzchni walcowej pierścienia. Dowiedziono, że pomiar wartości luzu zamka jedynie pierwszego pierścienia uszczelniającego, powiększający się w wyniku eksploatacji, może służyć do oceny sumarycznego pola nieszczelności, jako zużycia układu tłok-pierścienie-cylinder.
W referacie przedstawiono modelowanie zmian szczeliny przekroju występującego pomiędzy tłokiem, pierścieniami i tuleją cylindrową, która wpływa na intensywność zjawiska przedmuchów gazów do skrzyni korbowej tłokowego silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym. Zmiana szczeliny, przez którą przedostaje się część czynnika, spowodowana jest wzajemnymi ruchami tłoka i pierścieni zarówno względem siebie, jak i względem gładzi cylindra.
EN
This paper presents the modelling of changes of the slot between a cross-section of the piston, the rings and cylinder liners, which affects the intensity of the phenomenon of blow-by into the crankcase piston engine ignition. Changing the slot through which a part of the factor passes is caused by the reciprocal motion of the piston and rings, both against each other as well as against the cylinder strokes.
The paper discusses different approaches to the modeling of the heat transfer between gas and surrounding walls used in the models of gas flow from the combustion chamber to the crankcase. Most models described in the literature assume that the flow is isothermal or quasi-isothermal. Such an assumption remarkably simplifies the calculations, however, the real gas flow has an mixed character (between adiabatic and isothermal). Taking the above into account, the submodel of heat transfer, which allows assuming the conditions of heat transfer from isothermal to adiabatic was worked out and included into the model of the gas flow and ring dynamics. The research of the effect of the assumed heat transfer intensity on the calculated inter-ring gas pressures, rings axial positions in the grooves and blow-by has been presented in this paper.
PL
W pracy dokonano przeglądu sposobów modelowania wymiany ciepła pomiędzy gazem a otaczającymi go ściankami wykorzystywanych w modelach przepływu gazu przez uszczelnienie tłok-pierścienie-cylinder (TPC). W większości opisanych w literaturze modeli założono, że przepływ ten jest izotermiczny lub quasi-izotermiczny (takie założenie znacząco upraszcza obliczenia). Przepływ rzeczywisty jest jednak przepływem pośrednim pomiędzy izotermicznym a adiabatycznym. W artykule opisano sposób modelowania wymiany ciepła zastosowany we własnym modelu uszczelnienia TPC. Sposób ten pozwala zakładać warunki wymiany ciepła od przepływu izotermicznego po adiabatyczny. Wykorzystując powyższy model przeprowadzono symulacyjne badania wpływu intensywności wymiany ciepła na obliczane natężenie przedmuchów spalin i inne obliczane w modelu wielkości.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper is analysed the effect of different selected construction (number abd type of rings) and operation factors (temperature of lubricating oil, rotational speed of cranshaft) on results of cranckas exhaust gas scavenging tests. It was demonstrated that piston scraper ring had a small effect on the phenomenon of exhaust gas scavenging and the loss of PRC group tightness. On the other hand, the number and arrangement of piston packing rings and the temperature of lubricating oil, as well as the rotational speed of engine crankshaft, are of significant importance. Exhaust gas scavenging measurements were made for a single-cylinder compression-ignition engine SB-3.1. Also a mathematical model of load losses in the function of rotational speed is presented.
PL
W artykule przeanalizowano wpływ różnych, wybranych czynników konstrukcyjnych (liczba i rodzaj pierścieni) i eksploatacyjnych (temperatura oleju smarującego, prędkość obrotowa wału korbowego) na wyniki badań przedmuchów gazów do skrzyni korbowej. Wykazano, iż pierścień zgarniający w niewielkim stopniu wpływa na zjawisko przedmuchów gazów i utratę szczelności węzła TPC. Natomiast istotne znaczenie ma liczba i rozmieszczenie pierścieni uszczelniających oraz temperatura oleju smarującego, jak i prędkość obrotowa wału korbowego silnika. Pomiarów przedmuchów wykonano dla jednocylindrowego silnika SB-3.1 z zapłonem samoczynnym. Przedstawiono także matematyczny model strat ładunku w funkcji prędkości obrotowej.
In the paper is presented statistical analysis of the effect of compression-ignition engine working time on the phenomenon of exhaust gas maximum pressure increase in crankcase and cylinder liner, pistons and rings wear. Characteristics of the crankcase maximum pressure variations were made for the start-up speed and for selected rotational speeds of the 359 compression-ignition engine crankshaft as well as micrometric measurements of the cylinder liner and pistons and rings wear. The engine was operated under normal traction conditions while pressure analyses and cylinder liner micrometric measurements were made, respectively, after an operational run of 204864 km. Crankcase exhaust gas maximum pressure measurements were made both with air vent open and closed for a cold (lubricating oil temperature of 285 K) and a warm engine (333 K). Basing on the analysis of obtained examination results, it was showed that crankcase exhaust gas maximum pressure measurement (also during the start-up) may be used for determination of engine run and life. Average and maximum wear and tear of cylinder liner s, maximum wear and tear of pistons in the perpendicular plane to the piston pin axis, dependency of maximum crankcase pressure in the function of operational mileage of a 359 engine for lubricating oil temperature of 333 K, dependency of maximum crankcase pressure in the function of operational mileage for lubricating oil temperature of 285 K are presented.
In this elaboration there is showed the affect of the phenomenon of piston rings vibrations on the tightness of the piston-piston rings-cylinder liner system (PRC). There has been executed an attempt to determine the mathematical model of the phenomenon of piston rings vibrations in the radial plane and a preliminary method for a model towards the cylinder axis that affect on the blow-by to the crankcase of the piston combustion engine.
W referacie przedstawiono wyniki badań granicznej wartości natężenia przedmuchów gazów do skrzyni korbowej tłokowego silnika spalinowego SB-3.1 z zapłonem samoczynnym w fazie rozruchu. Zwrócono uwagę, że wyznaczenie wartości przedmuchów w czasie rozruchu może stanowić cenną informację o stanie układu tłok - pierścienie - cylinder (TPC).
EN
In the abstract the results of studies are presented for limit values of intensity of gas blows-by through the crankcase of a piston combustion engine with spontaneous ignition in the starting phase. Attention is drawn to the fact that determining the blow magnitude during start-up is of a particular value concerning the state of the piston - ring - cylinder system.
Przedstawiono wpływ zmiany liczby pierścieni na wielkość natężenia przedmuchów spalin do skrzyni korbowej jednocylindrowego, badawczego silnika SB-3.1. Charakterystyki natężenia przedmuchów gazów w funkcji liczby pierścieni sporządzono dla biegu jałowego.
EN
This paper presents the influence of a change in the number of rings on blow-by into the crankcase of a single-cylinder engine SB-3.1. Blow-by-speed characteristics were made for idle running.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wpływ zmiany geometrycznego stopnia sprężania na wielkość natężenia przedmuchów spalin do skrzyni korbowej jednocylindrowego, badawczego silnika SB-3.1. Charakterystyki natężenia przedmuchów gazów w funkcji prędkości obrotowej sporządzono dla biegu jałowego i prędkości rozruchu.
EN
This paper presents the influence of redesigning the geometrical compression ratio on blow-by into the crankcase of a single-cylinder engine SB-3.1. Blow-by-speed characteristics were made for idle running and cranking speed.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wpływ zastosowania pierścieni, według patentu PL 170524 pomysłu prof. zw. dr hab. inż. Henryka Dziewanowskiego, na wielkość natężenia przedmuchów spalin do skrzyni korbowej jednocylindrowego, badawczego silnika SB-3.1. Charakterystyki natężenia przedmuchów gazów w funkcji prędkości obrotowej sporządzono dla biegu jałowego.
EN
This paper presents the influence of rings, using the patent PL 170524, developed by Prof. Henryk Dziewanowski, on blow-by into the crankcase of a single-cylinder engine SB-3.1. The blow-by-speed characteristics were made for idle running.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.