Temperature gradients in the exhaust valves during "cold" start simulation of combustion engine

• Autorzy: Nagórski Z.

Warianty tytułu

PL

Gradienty temperatury w zaworach wylotowych podczas symulacji "zimnego" rozruchu

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy silnika spalinowego można rozróżnić charakterystyczne stany cieplne odpowiadające: rozruchowi. zwiększaniu obciążenia, pracy w warunkach ustalonych, zmniejszaniu obciążenia i stygnięciu. Spośród wymienionych, rozruch silnika - a w szczególności "zimny" rozruch jest okresem charakteryzującym się największą szybkością przyrostów temperatury i największymi gradientami temperatury w elementach silnika. Do najbardziej obciążonych cieplnie elementów silnika należą zawory wylotowe. W celu bliższego poznania przepływu ciepła ir zaworach podczas ".zimnego" rozruchu silnika opracowano symulacyjny model cieplny, pozwalający jednocześnie porównywać chwilowe rozkłady pól temperatury w zaworach [5, 6] o różnych kształtach i właściwościach materiałowych, poddawanych dzialaniu dowolnie kształtowanych wymuszeń cieplnych. Modelowe wycinki {"ćwiartki") dwóch zaworów, osadzone w walcowym układzie odniesieniu, reprezentują dwa zawory o różnych kształtach i właściwościach materiałowych. Na powierzchniach zaworów zadawane są niezależne, zmienne w czasie warunki brzegowe i początkowe wymiany depta, reprezentujące cieplny cykl pracy silnika oni: przemieszczanie się zaworów względem prowadnic i gniazd, których temperatury są także funkcjami czasu. Poniżej przedstawiono zmodyfikowany model symulacyjny; pozwalający dodatkowo zadawać niezależne warunki cieplne cyklu roboczego dla każdego z zaworów oraz analizować chwilowe rozkłady gradientów temperatury; Obliczenia symulacyjne i analizę gradientów temperatury przeprowadzono dla zaworów o takich samych wtasciwosciach materiałowych i geometrii, dla dwóch różnych cykli pracy silnika i dwóch prędkości obrotowych.

EN

Characteristic heat states corresponding to start, load increase, stable work, load decrease and cooling may be figured out during combustion engines work. Among the mentioned states the engine start, and in particular, "cold" start is the one responsible for the highest velocity of temperature increase and the highest temperature gradients observed in engine components. The exhaust valves are the members currying the biggest heat loads. In order to investigate the heat flow process in the valves during the engine "cold" start a simulation heat model was formulated with consideration of the possibility to compare transient distributions of temperature in the valves [5,6] of different shape and material properties working under arbitrary assumed heat loads. Model parts ("quarter") of two valves, located in cylindrical co-ordinate system, represent valves of different shapes and different material properties. Independent, various in time boundary conditions and initial heat transfers representing the engine heat cycle and valves movement are applied to surfaces of the valves. The temperature of the valve seat and valve guide is time dependent quantity. The modified simulation model, giving possibilities to apply independent heat conditions of the working cycle of each valve and analyse transient distributions of temperature gradients, was presented. The simulations and analysis of temperature gradients were made for valves of the same geometry and material properties under two different working cycles and two rotation velocities.

Słowa kluczowe

PL

silnik spalinowy; zimny rozruch; zawory wylotowe; wymiana depta; modele symulacyjne

EN

combustion engines; cold start; exhaust valves; transient heat transfer; simulation models

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 13, No. 3
• Strony: 233--244
• Opis fizyczny: Bibliogr.7 poz., rys.

Twórcy

autor

Nagórski Z.

• Warsaw University of Technology, Institute of Vehicles 02-524 Warszawa, ul. Narbutta 84 tel.: [phone],

Bibliografia

• [1] Kostin, A. K., Michajlov, L. I., Metodika rasčeta teplootdači ot rabočego tela k stenkam kamery sgoranija dizelja, No. 12, 1976.
• [2] Nagórski, Z., Metoda KM3R w zastosowaniu do obliczeń stanu cieplnego elementów silników spalinowych” (cz. I), Problemy Eksploatacji - Zeszyty Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji, nr 2(25), str. 195-214, Radom 1997.
• [3] Nagórski, Z., Modelowanie przepływu ciepła w elementach silników spalinowych, Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji PAN o/Kraków, zeszyt 21, str. 347-356, Kraków 2000, (Materiały Konferencji Konmot-Autoprogress’2000, Politechnika Krakowska,. październik 2000, Zakopane).
• [4] Nagórski, Z., Modelowanie przewodzenia ciepła za pomocą arkusza kalkulacyjnego, MRS +Excel = KM3R, (ISBN 83-7207-226-4), Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,Warszawa 2001.
• [5] Nagórski, Z., Modelowanie trójwymiarowej nieustalonej wymiany ciepła w zaworach silników tłokowych metodą KM3R, Kongres PTNSS, referat nr P05-C067, Bielsko Biała – Szczyrk 2005.
• [6] Nagórski, Z., Badania symulacyjne wpływu kontaktowego oporu cieplnego na stan cieplny zaworów wylotowych podczas „zimnego” rozruchu silnika, 31th International Scientific Conference on Combustion Engines KONES’2005 - Journal of KONES, Vol. 11, No. 3-4, pp. 265-274.
• [7] Wiśniewski, S., Obciążenia cieplne silników tłokowych, WKiŁ, Warszawa 1972.
• [8] Wiśniewski, T., Sprawozdanie z grantu KBN Nr 442/S6/94/06.