Analysis of the co-operation of bimetallic valves and a valve guide - thermal problems

• Autorzy: Parczewski K. , Wencelis J.

Warianty tytułu

PL

Analiza współpracy zaworów bimetalowych z prowadnicą - zagadnienia cieplne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents results of research and thermal analysis of valves made of various materials. Monolithic (of valve steel) and bimetallic valves produced with the same technology have been compared, the external layer of bimetallic valves being of the valve steel and the internal of steel 45. Results of valve heating research and measured temperatures on the surface of a valve and a guide have been presented. Model computations have been carried out using the finite elements method, temperatures distribution in a valve placed on the measuring position and during operation of an engine. Also, the impact of a crevice between a guide and a valve on the carrying away of heat have been analyzed (width of the crevice and its lubrication). For the purpose of the analysis a model of a guide together with a guide has been built. on the basis of analysis of heat emitted in the combustion chamber and the outlet channel, the conditions of heat transfer have been determined. The results of the analyses have been presented and compared with the research results. It has been stated that in case of using the bimetallic valves the amount of heat taken from the walls of the combustion chamber and from the outlet channel is higher, which enables their application in engines more loaded in terms of heat loading. Application of this type of valves enables also to reduce the production costs.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań oraz analizę termiczną zaworów wykonanych z różnych materiałów. Porównano zawory monolityczne (ze stali zaworowej) i bimetalowe wykonane tą samą technologią, przy czym w zaworach bimetalowych zewnętrzna warstwa była zrobiona ze stali zaworowej, a wewnętrzna ze stali 45. Przedstawiono wyniki pomiarów nagrzewania zaworów i zmierzone temperatury na powierzchni zaworu, a także prowadnicy. Przeprowadzono obliczenia modelowe z wykorzystaniem metody elementów skończonych, rozkładu temperatur w zaworze umieszczonym na stanowisku badawczym oraz podczas pracy silnika. Przeanalizowano również wpływ szczeliny między prowadnicą a zaworem na odprowadzanie ciepła (szerokość szczeliny i jej smarowanie). Do analiz zbudowano model zaworu wraz z prowadnicą. Na podstawie analizy ciepła wydzielanego w komorze spalania i kanale wylotowym, wyznaczono warunki wymiany ciepła. Przedstawiono wyniki analiz i porównano je z wynikami badań. Stwierdzono, że przypadku stosowania zaworów bimetalowych, ilość ciepła odbierana od ścianek komory spalania i z kanału wylotowego jest większa, co pozwala na stosowanie ich w silnikach bardziej obciążonych cieplnie. Zastosowanie tego typu zaworów pozwala również na obniżenie kosztów ich wytworzenia.

Słowa kluczowe

PL

analiza termiczna nagrzewania zaworów; obliczenia modelowe; wymiana ciepła; zawory bimetalowe

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2005
• Tom: Nr 2
• Strony: 105--119
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Parczewski K.

• University of Bielsko-Biała, Department of Internal Combustion Engines and Vehicles

autor

Wencelis J.

• University of Bielsko-Biała, Department of Manufacturing Technology and Automation

Bibliografia

• [1] WENCELIS J.: Zawory tłokowych silników spalinowych (The valves of piston engines). Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej, Filia w Bielsku-Białej, nr 42, Bielsko-Biała 1997 (in Polish).
• [2] KWAŚNIOWSKI St., SROKA Z., ZABŁOCKI W.: Modelowanie obciążeń cieplnych w elementach silników spalinowych, (The modeling of thermal loads In elements of combustion engines). Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001 (in Polish).
• [3] PARCZEWSKI K.: Metoda doświadczalno-analityczna wyznaczania współczynników przejmowania ciepła przez ścianki kanałów chłodzących silników spalinowych (The experimental-analytical method for develop heat transfer coefficient in canals of engine cylinder head). Motoryzacyjny kwartalnik naukowo techniczny, Dodatek do miesięcznika AUTO-Technika Motoryzacyjna, nr 1'92 (in Polish).
• [4] WENCELIS J., MIGDACZ H.: Zawory bimetalowe silników spalinowych (The bimetallic engine valves). Przegląd Mechaniczny, Zeszyt 7-8/2003 (in Polish).
• [5] NISHIWAKI, K., SHIMAMOTO, Y., MIYAKE K.: Average heat transfer coefficients on a cylindrical wall in the intake and exhaust processes of motoring test. Bulletin of JSME, Vol. 22, No. 174, December 1979.
• [6] KAPŁON, A., WALTER, J., STELMASIAK Z.: Obliczenia na emc przebiegu wydzielania ciepła w silniku z zapłonem iskrowym (Computation of heat release in ignition engine). Sympozjum WSMW, Gdynia 1978 (in Polish).
• [7] SZARGUT J.: Praca zbiorowa: Modelowanie numeryczne pól temperatury (The numerical modeling of thermal fields). WNT, Warszawa 1992, (in Polish).
• [8] WIŚNIEWSKI S.: Obciążenia cieplne silników tłokowych (The thermal loads in piston engines). WKŁ, Warszawa 1972 (in Polish).
• [9] HADDAD S., WATSON N.: Design and applications in diesel engineering. John Wiley & Sons, New York 1984.
• [10] Poradnik inżyniera (Engineers handbook) – praca zbiorowa, WNT, Warszawa 1969 (in Polish).