W artykule omówiono i porównano wpływ sposobu preparowania próbek pomiarowych na przebieg i parametry kinetyki utleniania sadzy (PM). Z porównania wynika, że w przypadku sadzy osadzonej w kanalikach filtra proces jest wolniejszy i przebiega w niższych temperaturach niż w przypadku sadzy nałożonej na próbkę powierzchniowo. Ponadto stwierdzono, że wpływ sposobu preparowania próbek na wartości parametrów kinetyki jest nieznaczny. Oznacza to, że przyjęta w badaniach metoda preparacji próbek polegająca na powierzchniowym nakładaniu sadzy jest równoprawna.
EN
The article contains review and analysis of the sample preparation procedure on the PM oxidation process and PM oxidation kinetics parameters. The comparative analysis had shown that in case of PM inserted in the sample ducts, oxidation process is slower and its maximal temperature is lower than in case of equivalent process conducted with samples with PM imposed on the surface. The analysis found that the effect of preparation of samples for the kinetic parameters is negligible. This means that adopted in the study sample preparation method involving the imposition of the PM on the sample surface is correct.
The article contains analysis of kinetics of PM oxidation conducted on ceramic SiC bases with oxidizing catalytic layer. Tests were conducted on specially designed and developed prototype stand that enables to conduct experiments in environment similar to conditions in diesel engine exhaust system. Test were conducted in various process parameters: oxidizer temperature, oxygen fraction in the oxidizer and rate of the volumetric flow of oxidizer. A series of experiments were conducted to determine influence of test parameters on the oxidation process. From those experiments temperature characteristic of basic PM oxidation kinetic parameters such as activation energy and oxidation constant were determined.
Przedstawiono przegląd i charakterystykę pasywnych metod regeneracji samochodowych filtrów cząstek stałych. We współczesnych technologiach regeneracji czynnikiem usprawniającym proces wypalania PM jest dwutlenek azotu, który powstaje podczas katalitycznego utleniania NO. Przeprowadzono badania parametrów kinetyki utleniania PM, tj. stałej szybkości i energii aktywacji utleniania, wyznaczono charakterystyki parametryczne tych wielkości dla modelowych PM, utlenianych na podłożach filtrujących z kordierytu lub z SiC z katalitycznym pokryciem utleniającym. W badaniach wykorzystano powietrze "czyste" i domieszkowane określonymi stężeniami NO2.
EN
The paper presents a review and characteristics of the passive regeneration methods of the DPF. The NO2 witch is generated during catalytic NO oxidation is the factor that improves PM combustion process in contemporary regeneration technologies. To examine an influence that NO2 has on oxidation process, the test for kinetics parameters (activation energy and the reaction constant rate) were conducted. From these experiments the parametric characteristics of combustion kinetic parameters of model PM (witch were oxidized on cordierite or SiC with catalytic coating filter bases) were determined. Atmospheric air and air containing determined NO2 concentration were used as an oxidizer during experiments.
W artykule przedstawiono porównawcze badania próbek zawierających różne początkowe masy PM na podłożach z kordierytu i z węglika krzemu. Badania miały na celu określenie wpływu masy początkowej modelowych PM na parametry kinetyki ich utleniania. Przeprowadzono je dla mas PM równych: 0,3; 0,6; 1,0 i 1,3 g. Wyniki badań wykazały, że masa utlenianej substancji nie ma istotnego wpływu na parametry kinetyki utleniania PM. Stwierdzono również, że ze względu na cechy metrologiczne toru pomiaru masy oraz procedurę opracowywania wyników, nie zaleca się preparowania próbek PM o masie mniejszej od 0,3 g.
EN
The paper presents comparative experiments of samples containing different mass of PM for combustion. Investigations were conducted to determine an influence of mass of oxidized substance on oxidation parameters. Experiments were conducted with following masses of PM equal: 0,3; 0,6; 1,0 and 1,3 g. From research results it could determined that mass of PM does not have significant influence on the kinetics parameters. It could be determined also that, considerate the metrology features of mass measurement system as well as method of data processing, it is not recommended to prepare samples with lesser then 0,3 g mass of PM.
W artykule przedstawiono metodę politrop "dyskretnych" polegającą na powiązaniu przebiegu procesu spalania ładunku z wykładnikami politrop w tym procesie. Efektem tego jest zbiór n-politrop opisujących proces spalania od momentu zapłonu do umownego końca spalania. Metoda tę zastosowano w programie Indykator, który umożliwia dobór obliczeniowego wykresu porównawczego dla silnika o zadanych parametrach konstrukcyjnych. Program pozwala określić wpływ parametrów procesu spalania (takich jak: kąt wyprzedzenia zapłonu θz, całkowity czas spalania ładunku θc, wykładnik w funkcji Wibe'go)na postać obliczeniowego wykresu porównawczego. Program Indykator osadzono w środowisku arkusza MS-Excel. Można go polecać do aplikacji dydaktycznych i inżynierskich w zakresie wstępnej optymalizacji geometryczno - energetycznej spalinowych silników tłokowych.
EN
This paper presents a "discrete" polytrops method that consists in coherence of combustion characteristic with polytrops exponents for this process. This results in set of n-polytrops that describe combustion process from ignition to its end . Method was used in Indicator program which allows to choose calculative, comparative indicator diagram for engine with known set of parameters. Indicator program allows to determine an influence of combustion parameters (such as: ignition angle θz, total time of combustion θc, exponent w in Wibe formula) on a form of comparative indicator diagram. Indicator program was developed in MS-Excel environment. Program can be recommended for tutorial and engineering applications in preliminary geometric-energetic optimalization of piston combustion engines.
Przedstawiono metodę i procedurę pomiarową oraz stanowisko do grawimetrycznych badań kinetyki utleniania ciał stałych, w tym szczególnie do badania kinetyki utleniania PM. Stanowisko umożliwia pomiar i rejestrację przebiegów wielkości niezbędnych do obliczenia podstawowych parametrów kinetyki reakcji, tj. stałej szybkości utleniania i energii aktywacji utleniania PM. Badania można prowadzić przy natężeniach przepływu gazów od 0,5 do 5 m3/h, temperaturze gazów od ok. 500 K do 1150 K i w dowolnie kształtowanej atmosferze strefy pomiarowej, od obojętnej do utleniającej. Dzięki temu warunki badań kinetyki utleniania PM dobrze symulują warunki procesu regeneracji w filtrze spalin. Pozwalają ponadto prowadzić badania nowych sposobów utleniania PM, służących usprawnieniu procesu regeneracji filtrów spalin.
EN
The paper addresses to the method of gravity tests of the kinetics of solids oxidation. In particular, kinetics of the PM oxidation was considered for which measurement procedure and experimental stand were developed to record time distributions of quantities necessary for estimation of basic parameters of the reaction kinetics, such as oxidation rate constant and activation energy of solids oxidation. The test domain refers to gases flow at boundaries 0.5 - 5 m3/h, its temperature at the range of 500 - 1150K and arbitrary shaped environment of the measurement zone, settled as neutral or oxidation. For this reason the test conditions of the PM oxidation properly simulate the process of the regeneration of the exhaust filter and open new possibilities to investigate the PM oxidation in order to improve the exhaust filters regeneration.
W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych szybkości utleniania PM w funkcji umownej temperatury utleniania na stanowisku do grawimetrycznych badań kinetyki utleniania PM. Do badań używano próbki ze spreparowanymi PM (o udziałach masowych: sadzy technicznej gs=0,98 i oleju napędowego gon=0,02), które utleniano w powietrzu o temperaturze zmienianej w zakresie od 873 K do 923 K. Przy pomocy odpowiednich procedur: badawczej i obliczeniowej, wyznaczono wartości energii aktywacji i stałej szybkości utleniania PM oraz charakterystyki szybkości utleniania PM w gorącym powietrzu w funkcji umownej temperatury utleniania, dla dwóch prędkości przepływu powietrza.
EN
The paper presents the discussion of the results of the experiments of oxidation rate of the PM related to process temperature, obtained at gravimetric stand for the oxidation kinetics. Samples with specifically prepared PM (mass ratio: soot gs=0,98 and diesel oil gon=0,02) were processed in the air of the temperature range 873 - 973 K. By means of specific procedures: investigation and calculation, the activation energy and constant PM oxidation rate values were determined. Additionally, the PM oxidation rate in dependence on the air temperature for two air flow velocities were obtained.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W referacie przedstawiono wyniki badań kinetyki utleniania cząstek stałych (PM) w obecności utleniaczy o rożnych zawartościach O2. Znajomość parametrów termokinetycznych (tj. energii aktywacji i stałej szybkości reakcji) utleniania PM w rożnych warunkach tlenowych, pozwala na bardziej wiarygodne modelowanie procesu regeneracji. Dla potrzeb wyznaczenia ww. parametrów opracowano procedurę badawczą oraz zbudowano specjalistyczne stanowisko do grawimetrycznych badań kinetyki utleniania ciał stałych. Stanowisko pozwala nagrzewać płytkę pomiarową z utlenianym ciałem stałym do zadanej temperatury w atmosferze gazu obojętnego (N2), następnie utleniać badane ciało utleniaczem o regulowanym udziale objętościowym O2 w zakresie 9 - 21%. Podczas utleniania rejestrowano ubytek masy spalanej substancji oraz lokalne przebiegi temperatury spalin mierzone bezpośrednio nad tą substancją. Pomiary przeprowadzone dla różnych wartości temperatury utleniacza obrabiano wg przyjętej procedury, która pozwoliła wyznaczać energię aktywacji i stałą częstościową utleniania PM dla różnych warunków utleniania. Badania kinetyki utleniania PM w obecności utleniacza o dowolnym udziale tlenu, pozwoliły opracować temperaturowe charakterystyki szybkości utleniania PM w zależności od wybranych parametrów tego procesu.
EN
The paper presents the results of kinetics of particulate matter (PM) oxidation by various oxidizers. Definition of the thermokinetic parameters (that is activation energy and pre-exponential factor) of oxidation of the PM by various oxidizers forwards possibility for precise modelling of the regeneration process. In order to define the above mentioned parameters the investigation procedure has been formulated and the unique stand for gravimetrical tests of the PM oxidation kinetics was built. The stand enables: - heat the measuring plate with the PM up to assumed temperature in neutral gas environment (N2), - oxidation the PM with a gas of regulated amount of O2 in the range of 9 - 21%. During the oxidation, the burned mass of the PM as well as local distribution of temperature of exhaust gasses over the PM were registered. On the base of the investigations the values of the activation energy and pre-exponential factor for various oxidation conditions were obtained. The investigations of the PM oxidation kinetic by the oxidizers with various the O2 participate allows to elaborate the temperature characteristics of the PM oxidation rate for these conditions.
W dotychczas przeprowadzonych badaniach symulacyjnych zaworów i zespołów zaworowych (opisanych w [3,4,5,6]) analizowano wpływ różnych parametrów cieplnych, właściwości materiałowych i temperatury początkowej elementów bezpośrednio przed rozruchem silnika na stan cieplny zaworu, gniazda i prowadnicy. W prezentowanym modelu, porównano stany cieplne zespołów zaworowych, pracujących w warunkach zmienianych ilości ciepła dostarczonego do silnika. Jako bazowy, przyjęto stan cieplny zespołu zaworowego w silniku z izochorycznym dostarczaniem ciepła. Z tym stanem porównywano stany cieplne zespołów zaworowych silników, pracujących z izochoryczno - izobarycznym dostarczaniem ciepła. Analiza badań wykazała istotne różnice w chwilowych rozkładach pól temperatury i przebiegach składowych gradientów temperatury zależne od ilości ciepła dostarczonego do silnika, przy czym różnice te nie są liniową funkcją ilości ciepła dostarczanego do silnika.
EN
An influence of different heat parameters, material properties and initial temperature of parts directly before engine start-up on a transient state of temperature of valve, valve seat and valve guide was analyzed in so far carried simulative investigations of valve and valve sets (published in [3,4,5,6]). Presented model contains comparison of heat states of valve sets working under variant amounts of heat supplied to an engine. As basis thermal state of valve set working under isochoric heat supply was set. Thermal states of valve set working under isochoric - isobaric heat supply was compared with basis state. Research analysis has proven significant differences in current distribution field of temperature and temperature gradient component, depending on amount of heat given to an engine, at which those differences are not linear function of amount of heat given to an engine.
W modelach symulacyjnych procesów regeneracji filtrów spalin kinetyka utleniania cząstek stałych należy do bardzo ważnych parametrów, decydujących o przebiegu procesu. W literaturze problemu podawane są mało wiarygodne, zwykle nie związane z warunkami eksperymentalnymi, wartości szybkości utleniania i energii aktywacji PM (głównie traktowanych jako czysta sadza). W dążeniu do lepszego odwzorowania warunków panujących w kanałach filtra podczas jego regeneracji, opracowano procedurę badania kinetyki utleniania PM i zbudowano specjalizowane stanowisko badawcze. Przeprowadzono serię badań wstępnych utleniania sadzy technologicznej typu N772 w różnych warunkach termicznych. Badania wykazały wyraźną zależność parametrów kinetyki utleniania sadzy od temperatury procesu. Uzyskane wartości parametrów kinetyki utleniania sadzy różnią się od danych wykorzystywanych w opublikowanych modelach regeneracji.
EN
In models that simulate regenerating processes of particulate exhaust filters, the oxidation reaction kinetics of PM belongs to essential parameters that determine this process. In literature, according to that problem, are mostly given little reliable values of oxidation speed and PM activation energy (mostly treated as pure soot), not combined with experimental conditions. In order to better imitate the conditions that reign inside a filter canal, an examinationprocedure of PM kinetics and a specialized proof bed were elaborated. Then, a series of initial experiments of oxidation kinetics of technological soot type N772 in different temperature conditions was made. These experiments showed unequivocal dependence between parameters of soot oxidation kinetics and process temperature. Obtainedvalues of soot oxidation parameters vary from those, which are used in published regenerating models.
W dotychczas opublikowanych modelach zespołów zaworowych analizowano wpływ różnych parametrów cieplnych oraz własności materiałowych prowadnicy, zaworu i gniazda na stan nieustalonego pola temperatury w zaworze. W prezentowanym modelu porównano różnice między stanami cieplnymi zaworów podczas zimnego i ciepłych rozruchów. Z badań symulacyjnych wynika, że temperatura początkowa "ciepłych" rozruchów silnika nie ma większego wpływu na rozkłady pół temperatury i przebiegi składowych gradientów temperatury w funkcji czasu, w porównaniu z "zimnym" rozruchem. Bez względu na miejsce obserwacji, temperatura i jej gradienty w zaworze stabilizują się po ok. 1 min. od rozpoczęcia rozruchu (dla przyjętego w modelu przebiegu temperatury płynu chłodzącego) i potem już nie zależą od rodzaju rozruchu.
EN
In models of valve sets published so far, was analyzed an influence of different heat parameters and material properties of valve-seat, valves and valve-guide on a transient state of temperature field in a valve. In presented model were compared the differences between valve heat states during cold and warm start-ups. From the simulation inquiries it results, that the initial temperature of warm start in comparison to cold start, has little influence on temperature field distribution and temperature gradient components as a time function. Independent of observation point, temperature and it's gradient in a valve stabilize after about 1 min. from the start (for the defined flow of temperature of the coolant) and are later on independent from start-up procedure.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Referat stanowi kontynuację tematyki symulacyjnych badań cieplnych zaworów wylotowych tłokowych silników spalinowych, m. in. podczas tzw. "zimnego" rozruchu. Przedstawiono zmodyfikowany, trójwymiarowy model nieustalonej wymiany ciepła w zespole zaworowym (gniazdo - zawór - prowadnica) z zaworami o różnych kształtach grzybków. W modelu odwzorowano ruch zaworów względem gniazd i prowadnic, uwzględniono zmienną w czasie temperaturę gniazd i prowadnic oraz charakterystykę termiczną cyklu roboczego silnika. Uzyskano chwilowe rozkłady pól temperatury i jej gradientów w zaworach z grzybkami: płaskim, wklęsłym i wypukłym oraz dla trzech rodzajów materiałów grzybków, przy takich samych charakterystykach termicznych cyklu roboczego. Pola temperatury posłużyły do wyznaczenia przebiegów temperatury w wybranych punktach grzybków zaworowych. Pozwala to na porównawczą ocenę wpływu geometrii i rodzaju materiałów zaworowych na stany cieplne zaworów np. w okresie "zimnego" rozruchu silnika oraz wybór najkorzystniejszego wariantu zaworu.
EN
The present work is the continuation of the simulational thermal investigations of exhaust valves of piston combustion engines during so called cold start. The modified 3D model of unstable heat transfer in valve unit (valve + valve-seat + valve-guide) for different forms the valve-head. The model refers to valves motion with respect to valveseats and valve-guides considering valve-seat and valve-guide temperature fluctuations in time as well as the thermal characteristic of engine working cycle. The transient temperature fields distributions were obtained for plane, convex and concave valve-heads. Three different materials of valve-heads were tested under the same thermal conditions of engine working cycle. The temperature fields were used to formulate the time distribution of temperature in selected points of valve-heads. In the result the comparative estimation of the influence of geometry and material properties on the valve thermal state were obtained for engine cold start, as an example, and the optimal choice of valve shapematerial was possible.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.
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.
Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych wpływu przedregeneracyjnego stanu cieplnego samochodowego filtra spalin na przebieg jego regeneracji. Dla potrzeb tych badań wykorzystano, zbudowany i rozwiązany metodą KM3R [1], model symulacyjny [2] nieustalonej wymiany ciepła i masy w segmencie filtra. Model ten wcześniej wykorzystano do badań symulacyjnych wpływu różnych parametrów procesowych na przebieg regeneracji. Między innymi badano wpływ "tłokowej" procedury wprowadzania utleniacza do strefy spalania [3], wpływ kinetyki termicznego i termiczno-katalitycznego spalania cząstek stałych (PM) [4], oraz wpływ początkowej masy PM [5] na czas regeneracji i maksymalne temperatury ścianek filtra podczas regeneracji. Uzupełnieniem tych badań są, przeprowadzone w niniejszym referacie, badania wpływu przedregeneracyjnego stanu cieplnego filtra na ten proces. Obliczenia symulacyjne, przeprowadzono dla trzech wartości temperatury początkowej filtra Tpocz = 765, 850 i 935 K. Badania wpływu tej temperatury na przebieg regeneracji filtra wykazały istotna zmianę charakteru procesu cieplnego w fazie poprzedzającej spalanie PM, tzn.: znaczne wy-ze zmniejszeniem wartości temperatury początkowej oraz znaczny wzrost czasu regeneracji przy malejących wartościach tej temperatury.
EN
This work investigates the regeneration of diesel particulate filter depending on its initial thermal state. The process of regeneration was simulated using the KM3R method [1] and the model of transient heat and mass transfer in a segment of the filter [2]. This model was used in earlier works where the regeneration time and the maximum filter temperature were analyzed with respect to the "piston" procedure ofoxidizer loading to the combustion zone [3], the kinetics of thermal and thermo-catalytic PM combustion [4], and the initial PM mass [5]. Here, the regeneration process was analyzed for the three initial temperatures of the filter: 765, 850, and 935 K. The simulation showed an essential effect of the initial temperature on the thermal process preceding the PM combustion. We observed that lower initial temperature decreased the maximum regeneration temperature and extended the regeneration time of the filter.
Jednym z najbardziej dynamicznych stanów cieplnych silnika jest faza "zimnego" rozruchu. Obciążenia cieplne zaworów, szczególnie wylotowych, w silnikach spalinowych zależą od rozwijanej mocy i czasu trwania tego obciążenia. W referacie zaprezentowano, zbudowany metodą KM3R [5], trójwymiarowy model symulacyjny, który pozwala badać i porównywać nieustalone pola temperatury jednocześnie w dwóch zaworach, poddanych takim samym, zmiennym w czasie wymuszeniom cieplnym. W modelu uwzględniono zmiany położenia zaworów w cyklu roboczym, zmiany temperatury gniazd i prowadnic oraz zmienne w cyklu, ale powtarzalne co cykl, warunki przejmowania ciepła. Zawory mogą mieć różne kształty i własności materiałowe grzybków i trzonków. Przedstawiono wyniki badań pól temperatury w zaworach o talerzykach płaskim i wklęsłym, poddanych - zależnym od trzech prędkości obrotowych silnika podczas pierwszej minuty "zimnego' rozruchu - warunkom przejmowania ciepła w cyklu roboczym. Model charakteryzuje się łatwością modyfikacji kształtu zaworów i warunków wymiany ciepła, a także - co jest godne podkreślenia -oryginalnymi walorami dydaktycznymi.
EN
The phase of "cold" start is one of the most dynamic thermal states in engine. The thermal load of valves, especially the load of exhaust valves, is strongly dependent on the engine power and the duration of load. This work presents a three-dimensional model to simulate the transient field of temperature in two valves exposed to the identical thermal input variable in time. The model considered the movement of valves, changes in the temperature of valve seats and valve guides, and the conditions of heat transfer during the work cycle. The valves given in the model can be free-shaped. The valve heads and valve stems can be made of materials with different thermophysical properties. The results show the temperature fields in the valves with plane or concave head calculated for three different rotational speeds during the first minute of "cold" start of engine. The model was built using the KM3R method, which is flexible in use and can be an interesting tool for teaching [5].
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents a comparison of the transient heat flow in two exhaust valves for a different resistance of thermal contact between the valve head and valve seat as well as between the valve stem and valve guide during the cold start of a four-stroke engine. This work continues the earlier study in this subject [5]. Previously, the models considered thermal changes in the working medium, thermal changes in the heat transfer coefficients on the surfaces of valves during the work cycle, changes in temperature of the valve seats and valve guides in time, various thermo physical properties of materials for the valve head and valve stem, as well as the effect of valve movement from the valve seat and valve guide. In this study, the models were modified in order to consider the effect of contact thermal resistance between the valve head and valve seat and between the valve stem and valve guide on the temperature field in valves. The simulation was made using the KM3R method [4]. The results of simulation showed essential differences in the temperature field that were caused among other things by changes in contact thermal resistance between the elements of valve unit.
PL
Przedstawiono badania symulacyjne nieustalonego przepływu ciepła w dwóch zaworach wylotowych, przy różnych kontaktowych oporach cieplnych zespołów: grzybek - gniazdo zaworu oraz trzonek - prowadnica zaworu, podczas "zimnego" startu czterosuwowego silnika tłokowego. W modelu symulacyjnym [5], opracowanym metodą KM3R [4], zawory poddano takim samym wymuszeniom cieplnym, tzn. uwzględniono zmianę temperatury czynnika roboczego, współczynników przejmowania ciepła na powierzchniach zaworów w cyklu roboczym, zmianę temperatury gniazd i prowadnic zaworowych w funkcji czasu, różne właściwości termofizyczne materiałów grzybków i trzonków oraz efekt zmiany położenia zaworów względem gniazd i w prowadnicach. Dla potrzeb tego opracowania, w modelu [5] wprowadzono ww. kontaktowe opory cieplne. Badania porównawcze modeli zaworów w czasie "zimnego" rozruchu silnika wykazały istotne różnice w polach temperatury, zależne m. in. od jakości kontaktu cieplnego między ww. elementami.
Przedstawiono wybraną problematykę, dotyczącą współczesnych tendencji w rozwoju układów ograniczających emisję PM i NOx z układów wylotowych silników o zapłonie samoczynnym. W szczególności opisano współczesne metody regeneracji samochodowych filtrów spalin, w których wykorzystuje się techniki niskotemperaturowego spalania PM a do inicjacji utleniania - chwilowe opóźnianie wtrysku lub dodatkowy wtrysk paliwa. Ponadto przedstawiono stosowane w motoryzacji rozwiązania układów filtracji spalin.
EN
The chosen problems have been presented, which refer to the modern development trends of PM and NOx emission limiting systems from the exhaust of Diesel engines. In particular the modern regeneration methods of Diesel particulate filters (DPF) have been described. The methods in question use the low-temperature oxidant PM techniques and for the initiation of the oxidation the delay of fuel injection or the additional fuel injection. Besides, the modern designs of DPF have been described.
W referacie przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych śladu tocznego na maszynie EMS-60 w Laboratorium Badań Materiałów i Konstrukcji Centrum Naukowo-Technicznego Kolejnictwa [5] oraz badań weryfikujących, z wykorzystaniem "płaskich" modeli symulacyjnych [6]. W modelach symulacyjnych wykorzystano, obliczone metodą [1], rozkłady dyskretnych gęstości mocy tarcia, odpowiadające warunkom toczenia się koła na maszynie EMS-60. Warunki te są zbliżone do tych, które występują na łuku toru. W badaniach eksperymentalnych wykorzystano zmodyfikowany układ pomiarowy KSAPT [5,6], który pozwala na wielopunktowy pomiar przebiegów tempertury w śladzie cieplnym. Porównanie wybranych przebiegów nadwyżek temperatury, zarejestrowanych i uzyskanych z symulacji, wykazuje duże podobieństwo.
EN
The paper presents the results of experimental work on thermal effects in rolling contact conducted on EMS-60 laboratory machine at CNTK Railway Scientific and Research Centre (CNTK), Warsaw and parallel investigation on "flat" mathematical models. The discrete frictional power density distributions calculated with method [1] for the rolling conditions on EMS-60 machine have been used as the input for the models. These conditions are close to those on curved track. In the experimental work the modified KSAPT [5,6] measuring system has been used, which allows the multi-point measurement of temperature in the rolling path. The comparison of measured results with ones obtained from modelling shows quantitative similarity.
Przedstawiono jednowymiarowy model symulacyjny procesu regeneracji samochodowego filtra spalin, który wykorzystano do analizy wpływu intensywności wymiany ciepła wewnątrz filtra na czas trwania regeneracji. Badania porównawcze przeprowadzono przy użyciu współczynników korekcyjnych wprowadzonych do klasycznych formuł Biota (lub Nusselta), których wiarygodność w modelowaniu wymiany ciepła w filtrze jest bliżej nie określona. Wykazano, że bez względu na prędkość wlotową utleniacza, istotny wpływ liczb Biota na proces regeneracji zaczyna się przy wartościach współczynników korekcyjnych mniejszych od ok. 0,5. Malejącym wartościom tych współczynników odpowiada wzrost czasu trwania regeneracji, spowodowany zmniejszeniem intensywności przejmowania ciepła między powierzchniami filtra a czynnikiem gazowym.
EN
This paper presents a study of DPF regeneration where one-dimensional model was developed to analyse the influence of selected parameters, which characterise the intensity of heat transfer inside the filter, on the regeneration time. Special correction coefficients were introduced to the classic Biot (or Nusselt) formulas in order to improve their accuracy in modelling of the heat transfer in DPF. The results of simulation show that the effect of Biot numbers on the regeneration process becomes significant for the values of correction coefficients smaller than 0.5 regardless of the inlet speed of oxidiser. Smaller values of the correction coefficients imply longer regeneration time of the filter. This effect is caused by a decrease in the intensity of convective heat transfer between the filter surfaces and gas medium.
Dotychczas wykorzystane w badaniach cieplnych kontaktu tocznego "płaskie" modele symulacyjne szyny [1,2,3,5,6,7,8] charakteryzuje znaczne uproszczenie geometrii główki szyny w części wchodzącej w kontakt z kołem. Geometria ta nie uwzględnia krzywizny tej części główki szyny, co może zniekształcać rozkład modelowego pola temperatury w śladzie cieplnym. W celu zweryfikowania wpływu tego zakrzywienia szyny na pole temperatury w śladzie cieplnym zbudowano "niepłaskie" modele symulacyjne i wykonano badania porównawcze z modelem "płaskim". Wyniki badań [9], przedstawione w niniejszym artykule wykazują, że dla większości przypadków porównywalne pola temperatury w modelach "niepłaskich" i "płaskich" różnią się o mniej niż 0.7 %. Pozwala to zalecać "płaskie" modele geometryczne szyny do typowych badań symulacyjnych śladu cieplnego.
EN
The "flat" models of rail employed up to now in investigations of thermal effects in rolling contact [1,2,3,5,6,7,8] significantly simplify geometry of the rail head in the region of the contact zone. The flat model does not account for the curvature that might lead to the distortion of the modelled temperature field. In order to verify the validity of the flat model a number of non-flat models of the rail have been built and results compared with those obtained from the flat model. The results of the investigation [9] reported in this paper indicate that in most cases the compared temperature fields differ by less than 0.7 %. This lead to the conclusion that flat models may be used for typical investigations of the thermal effects in rolling contact.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.