Experimental verification of the model of piston ring pack operation of an internal combustion engine

• Autorzy: Wolff A.

Warianty tytułu

PL

Weryfikacja eksperymentalna modelu funkcjonowania pakietu pierścieni tłokowych silnika spalinowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper, the author analyses a model of a ring pack motion on an oil film. The local thickness of the oil film can be compared to the height of the combined surface roughness of a cylinder liner and piston rings. Equations describing the mixed lubrication problem based on the empirical mathematical model formulated in works by Patir, Cheng and Greenwood, Tripp have been combined and used in this paper. A model of a gas flow through the labyrinth seal of piston rings has been developed. In addition, models of ring twist effects and axial ring motion in piston grooves have been applied. In contrast to the previous papers of the author, an experimental verification of the main parts of developed mathematical model and software has been presented. A relatively good compatibility between the experimental measurements and calculated results has been achieved.

PL

W artykule przedstawiono kompleksowy model ruchu pakietu pierścieni tłokowych po filmie olejowym o grubości porównywalnej z sumaryczną chropowatością pierścieni i gładzi cylindrowej. Zaadaptowano model przepływu oleju w szczelinie o chropowatych ściankach Patira i Chenga oraz model elastycznego kontaktu chropowatych powierzchni Greenwooda i Trippa. Opracowano także model przepływu gazu przez uszczelnienie labiryntowe pierścieni, jak i model odkształceń kątowych pierścieni i ich pionowych przeskoków w rowkach tłoka. W odróżnieniu od poprzednich artykułów autora, przedstawiono eksperymentalną weryfikację głównych członów opracowanego kompleksowego modelu matematycznego oraz oprogramowania. Uzyskano relatywnie dobrą zgodność ilościową i jakościową wyników obliczeń symulacyjnych i badań eksperymentalnych.

Słowa kluczowe

EN

piston ring; gas dynamics; hydrodynamics; surface roughness; experimental verification

PL

pierścień tłokowy; dynamika gazu; hydrodynamika; chropowatość powierzchni; weryfikacja eksperymentalna

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. LVI, nr 1
• Strony: 73--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wolff A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Transport, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] Bobrowski D.: Probabilistyka w zastosowaniach technicznych, WNT, Warszawa 1980.
• [2] Demmerle R., Barrow S., Terrettaz F., Jaquet D.: New Insights into the Piston Running Behaviour of "Sulzer" Large Bore Diesel Engines, CIMAC Congress, Hamburg May 2001.
• [3] Greenwood J., Tripp J.H.: The contact of Two Nominally Flat Rough Surfaces, Proc I. Mech. E., Vol. 185, pp. 625-633, 1971.
• [4] Iskra A.: Parametry filmu olejowego w węzłach mechanizmu tłokowo - korbowego silnika spalinowego, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2001.
• [5] Koszałka G.: Modelling the blowby in internal combustion engine, Part 1: A mathematical model, The Archive of Mechanical Engineering, Vol. LI, Number 2, p. 245-257, 2004; Part 2: Primary calculations and Verification of the model, The Archive of Mechanical Engineering, Vol. LI, No. 4, p. 595-607, 2004.
• [6] Patir N., Cheng H.S.: An Average Flow Model for Determining Effects of Three-Dimensional Roughness on Partial Hydrodynamic Lubrication, Transactions of ASME, Vol 100, January 1978.
• [7] Patir N., Cheng H.S.: Application of Average Flow Model to Lubrication Between Rough Sliding Surfaces, Transactions of ASME, Vol 101, April 1979.
• [8] Räss K., Amoser M.: Progressive development of two-stroke engine tribology, Paper No. 83, CIMAC Congress, Vienna 2007.
• [9] Serdecki W.: Badania współpracy elementów układu tłokowo - cylindrowego silnika spalinowego, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2002.
• [10] Tian T, Nordzij L.B., Wong V.W., Heywood J.B.: Modeling Piston-Ring Dynamics, Blowby, and Ring-Twist Effects, Transactions of ASME, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 120, p. 843-854, October 1998.
• [11] Wolff A.: Verifikation des erstellten Computerprogramms STOPF. Vergleich der Berechnungs ergebnisse des Programms STOPF und des Programms LUB für die Hydrodynamik der Kolbenringe, report of marine engines designing centre Wärtsilä, Winterthur, 2000.
• [12] Wolff A., Piechna J.: Numerical simulation of piston ring pack operation, The Archive of Mechanical Engineering, Vol. L, No. 3, p. 303- 329, 2003.
• [13] Wolff A., Piechna J.: Numerical simulation of piston ring pack operation in the case of mixed lubrication, The Archive of Mechanical Engineering, Vol. LII, No. 3, p. 157-190, 2005.
• [14] Wolff A.: Badania symulacyjne przepływu gazu przez uszczelnienie labiryntowe pierścieni tłokowych, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów, Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych, Politechnika Warszawska, zeszyt 2, str. 39-65, Warszawa 2007.
• [15] Wolff A., Piechna J.: Numerical simulation of piston ring pack operation with regard to ring twist effects, The Archive of Mechanical Engineering, Vol. LIV, No. 1, p. 65-99, Warsaw 2007.
• [16] Wolff A.: Symulacja cyfrowa działania pakietu pierścieni tłokowych. Polska Akademia Nauk Oddział w Krakowie, Teka Komisji Motoryzacji pt. "Konstrukcja, badania, eksploatacja, technologia pojazdów samochodowych i silników spalinowych", zeszyt nr 33-34, str. 467-474, Kraków 2008 r.