Badania symulacyjne obciążeń tłoków silników spalinowych o zapłonie samoczynnym z wtryskiem bezpośrednim

• Autorzy: Kordos P. , Sarnowski C. , Wrona R.

Warianty tytułu

EN

Simulation research of thermal loads of diesel engine pistons

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Warunki pracy tłoka w cylindrze są bardzo niekorzystne, ze względu na wysokie ciśnienie, temperaturę oraz prędkości i przyspieszenia. Są to jedne z najbardziej obciążonych mechanicznie i cieplnie elementów silnika spalinowego. Stawiane są im wysokie wymagania dotyczące stabilności wymiarowej, wytrzymałości i trwałości. Konstrukcjom wykonanym z klasycznych materiałów, coraz trudniej jest sprostać tym wymaganiom. Obszarem szczególnie narażonym na bardzo duże obciążenia cieplne w tym znaczne gradienty temperatury związane cyklicznością procesu roboczego jest korona tłoka. Wysokie temperatury pogarszają właściwości mechaniczne materiału, z którego wykonany jest tłok, a gradienty temperatur poszczególnych elementów lub obszarów tłoka (zwłaszcza w dużych silnikach) powodują dodatkowo powstawanie wewnętrznych naprężeń termicznych. W referacie przedstawiono wyniki badań symulacyjnych tłoków do silników o zapłonie samoczynnym z wtryskiem bezpośrednim różnych generacji. Badania miały na celu określenie wpływu konstrukcji tłoka na poziom obciążenia cieplnego. Badania numeryczne tłoka przeprowadzone zostały metodą elementów skończonych. Obciążenie tłoka zdefiniowane zostało poprzez zadanie warunków brzegowych wymiany ciepła oraz średnie ciśnienie użyteczne odpowiadające maksymalnemu obciążeniu silnika. Analizie poddawano temperatury poszczególnych obszarów a także odkształcenia i naprężenia wynikające z obciążenia cieplnego i mechanicznego.

EN

The engine piston working condition are very disadvantageous. Pistons belong to the most mechanically and thermally loaded components of the internal combustion engines and at the same time they have to fulfill very demanding requirements in terms of dimensional stability, strength and durability. For pistons made of classic materials it is increasingly difficult to meet these requirements. The area of piston crown is particularly under hazard of very high thermal loads and temperature gradients related to the cyclic variations of the engine working process. High temperature impair mechanical properties of engine piston material. High temperature gradient of piston elements or regions (especially in high load engines) bring to arise internal thermal stresses. The paper presents results of simulational calculations of the direct injection diesel engines different generations piston models. Research was aimed at determination of the influence of the construction (shape of the piston, material, manufacture technology) on the level of piston’s thermal load. Numerical analysis of the piston was made using finite elements method. Thermal load of the piston was defined by giving boundary conditions of the heat exchange and mean effective pressure corresponding to the maximum engine load. Paper presents analysis temperatures, deformation, stresses different pistons areas as result of thermal and mechanical load.

Słowa kluczowe

PL

silnik spalinowy; zapłon samoczynny; wtrysk bezpośredni

EN

engine; ignition; direct injection

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 3
• Strony: 3075--3082
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Kordos P.

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Instytut Transportu, Silników Spalinowych i Ekologii, 20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 36

autor

Sarnowski C.

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Instytut Transportu, Silników Spalinowych i Ekologii, 20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 36

autor

Wrona R.

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Instytut Transportu, Silników Spalinowych i Ekologii, 20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 36

Bibliografia

• 1. Budzik G., Jaskólski J., Obciążenia cieplne tłoków silników spalinowych, Politechnika Rzeszowska, Rzeszów 2004.
• 2. Buschow J.K.H., Cahn R.W., Flemings M.C., Ilschner B., Kramer E.J., Mahajan S., Encyclopedia of Materials: Science and Technology, Elsevier, Vol. 1, Oxford 2001.
• 3. Gustof P., Hornik A., Jędrusik D., Wyznaczanie wartości i rozkładu temperatury w tłoku doładowanego silnika z zapłonem samoczynnym. Politechnika Krakowska, 7-M/2008, Kraków 2008.
• 4. Koszałka G.: Analiza wpływu luzów pierścienia uszczelniającego na szczelność grupy tłokowej silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym, Politechnika Lubelska, Lublin 2002.
• 5. Sarnowski C., Zmiana właściwości użytkowych tłoka do silnika ZS poprzez zastosowanie zbrojenia komory spalania kompozytem AK12/Al2O3, JOURNAL OF KONES Powertrain and Transport 2007. Vol. 14, s.537-542, Warszawa 9-12.09.2007
• 6. Sarnowski C., Analiza odkształceń tłoka kompozytowego do silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym w warunkach zróżnicowanych obciążeń cieplnych. Rozprawa doktorska, Politechnika Lubelska, Lublin 2006,
• 7. Sławiński Z., Prognozowanie warunków brzegowych w elementach komory spalania silnika tłokowego. Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji PAN, Zeszyt nr 17, s. 91-102, Kraków 1999.