Badania symulacyjne przepływu gazu przez uszczelnienie labiryntowe pierścieni tłokowych

• Autorzy: Wolff A.

Warianty tytułu

EN

Simulation investigations of a gas flow through the labirinth sealing of piston rings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono model nieustalonego przepływu gazu przez uszczelnienie labiryntowe: tłok-pierscienie-cylinder. W formie wykresów pokazano przykładowe wyniki symulacji pracy pakietu trzech pierścieni współpracujących z gładzią cylindra silnika o zapłonie iskrowym. Przeanalizowano dynamike przepływu gazu oraz przeprowadzono studium parametryczne z tym związane. Pozwoliło to na dokonanie oceny wpływu najważniejszych parametrów tego uszczelnienia na uzyskiwane ciśnienia gazu obciążające pierścienie oraz na przedmuch gazu do skrzyni korbowej. Wyniki badań symulacyjnych wskazują na potrzebę uwzględniania: nierównomiernego zużycia gładzi cylindrowej oraz jej deformacji mechanicznych i termicznych, odkszta łceń cieplnych tłoka i pierścieni tłokowych, wymiany ciepła między przepływającym gazem i ściankami labiryntu, stopnia zanieczyszczenia objętości między i zapierścienionych oraz dynamiki przeskoków pierścieni w rowkach tłoka.

EN

In the paper a model of transient gas flow through the labirynth sealing: piston-rings-cylinder has been presented. The results of calculations for a ring pack ofthree piston rings operating on a cylinder liner of a spark ignition internal combustion engine have been shown. The analysis of the gas dynamics and a parametric study considering this phenomenon have been carried out. It allowed to evaluate the influence of the most important parameters of this sealing on the gas pressure acting on the rings and blow-by to the crankcase. The simulation results show the necessity of taking into account the following parameters: uneven wear of cylinder liner and its thermal and mechanical deformation, thermal deformation of piston and piston rings, heat transfer between the flowing gas and the labyrinth walls, rate of decrease of gas volumes among the rings due to contamination products, dynamics of axial ring displacements in piston grooves.

Słowa kluczowe

PL

dynamika przepływu gazu; badania symulacyjne; silniki spalinowe

EN

diesel engine; gas flow; simulation investigations

• Wydawca: Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska
• Rocznik: 2007
• Tom: z. 2/65
• Strony: 39--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr., schem.

Twórcy

autor

Wolff A.

• Wydział Transportu Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Dowson, D., et al.: Piston Ring Lubrication, Part II. Theoretical Analysis of a Single Ring and Complete Ring Pack, Energy Conservation Through Fluid Film Lubrication Technology: Frontiers in Research and Design, ASME Publication, New York, 1979.
• [2] Gui C.L., Liu K.: Effect of surface roughness on the lubrication properties of the piston ring and cylinder of an engine, and calculation of lubrication and power loss analysis of piston-ring pack of a S195 diesel engine, Lubrication Science 4-4 (4) 263 0954-0075, 1992.
• [3] Gulwadi S. D.: Analysis of Tribological Performance of a Piston Ring Pack, Tribology Transaction, Vol. 43, No. 2, p. 151-162, 2000.
• [4] Iskra A.: Ölverbrauch eines Verbrennungsmotors, Tribologie/Schmierungstechnik 40, Heft 1, s. 3-9, 1993.
• [5] Jeng Y. R.: Theoretical Analysis of Piston-Ring Lubrication. Part I - Fully Flooded Lubrication. Part II - Starved Lubrication and Its Application to a Complete Ring Pack, Tribology Transactions, Vol. 35, No. 2, p. 696- 705 and Vol. 4, p. 707-714, 1992.
• [6] 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, Number 4, p. 595-607, 2004.
• [7] Kozaczewski W.: Konstrukcja grupy tłokowo-cylindrowej silników spalinowych, WKŁ 2004.
• [8] Niewczas A., Koszałka G.: Niezawodność silników spalinowych, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Lubelskiej, Lublin 2003.
• [9] Rachoor H.: Investigation of dynamic friction in lubricated surfaces, praca doktorska, New Jersey Institute of Technology, 1996.
• [10] Radcliffe C.D., Dowson D.: Analysis of Friction in a Modern Automotive Piston Ring Pack, Lubricant and Lubrication/ D. Dowson et al. (editors), Elsevier Science B.V., 1995.
• [11] Rangert, B.: Hydrodynamic Piston Ring Lubrication with Reference to Lubricating Oil Consumption, Doctorsavhandlingar vid Chalmers Tekniska, Hogskola, 1974.
• [12] Richardson D.E., Borman G.L.: Theoretical and Experimental Investigations of Oil Films for Application to Piston Ring Lubrication, SAE 922341, 1992.
• [13] Ruddy B.L., Dowson D., Economous P.N.: A Theoretical Analysis of the Twin-Land Type of Oil-Control Piston Ring, Journal Mechanical Engineering Science, Vol. 23, No. 2, p. 51-62, 1981.
• [14] Ruddy B.L., Dowson D., Economous P.N.: The Prediction of Gas Pressures within the Ring Packs of Large Bore Diesel Engines, Journal Mechanical Engineering Science, Vol. 23, No. 6, p. 295-304, 1981.
• [15] Wolff A., Piechna J.: Numeryczna analiza hydrodynamiki układu: pierścienie tłokowe-cylinder silnika spalinowego, Międzynarodowa Konferencja Naukowa: Transport XXI wieku, Warszawa, 19-21.09.2001.
• [16] Wolff A., Piechna J.: Numerical simulation of piston ring pack operation, The Archive of Mechanical Engineering, Vol. L, Number 3, p. 303- 329, 2003.
• [17] 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.
• [18] Wolff A., Piechna J.: Numeryczna symulacja działania pakietu pierścieni tłokowych, Materiały międzynarodowego kongresu Polskiego Towarzystwa Naukowego Silników Spalinowych, The Developement of Combustion Engines, referat PTNSS P05-C076, Szczyrk, 25-28.09.2005.