20571

۲۰۵۷۱

شبيه سازي وبهينه سازي عملكرد روان كاري رينگ پيستون با سطح فرم دهي شده براي كاهش تلفات اصطكاك در موتور احتراق داخلي

كارشناسي ارشد

سيستم محركه

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۱۰/۰۸

دكتر اميرحسن كاكايي

خودرو

در طول ساليان متوالي، مصرف انرژي در سراسر جهان به‌سرعت افزايش‌يافته است، افزايش جمعيت و همچنين ظهور و افزايش محبوبيت فن‌آوري‌هايي مانند خودرو و همچنين استفاده گسترده از برق اين افزايش را صعودي‌تر كرده است. درحالي‌كه منابع انرژي جايگزين براي مقابله با اين مسائل موردبررسي قرار مي‌گيرند، لازم است كه مصرف انرژي نيز حداقل از طريق افزايش كارايي دستگاه‌هايي كه در حال استفاده هستند، كاهش يابد. با توجه به اينكه موتورهاي احتراق داخلي به‌طور گسترده مورداستفاده قرار مي‌گيرند نه‌تنها در خودرو، بلكه در توليد برق و ساير مولد‌هاي انرژي كاربرد دارند، بنابراين، افزايش بهره‌وري اين دستگاه‌ها مي‌تواند منجر به تغيير واقعي در مصرف انرژي و انتشار آلايندگي شود. با توجه به اين گفتگو در اين پژوهش سعي بر كاهش انرژي اتلافي در موتور احتراق داخلي با بهينه كردن بافت سطح رينگ پيستون فشاري اول شده است. در اين پژوهش در مرحله اول به بررسي توزيع فشار براي حالت‌پايا براي تعداد و جايگاه‌ گودي‌ها پرداخته‌شده است و بعد به بررسي ميزان ضخامت پهناي رينگ و تأثير آن بر نيروي اصطكاك پرداخته‌شده است و در ادامه اين بخش اثرات اشكال مختلف گودي موردبررسي قرار گرفت كه نتيجه‌اي كه در اين بخش حاصل شد اين بود كه هرچه به مربعي شكل نزديك باشد نيروي اصطكاكي كمتري خواهيم داشت. در مرحله بعد به شبيه‌سازي در حالت يك سيكل كامل موتور پرداخته‌شده است كه براي اين كار يك حلگر در نرم‌افزار متلب ايجادشده و با آناليز نيرويي، مقدار h_0 بهينه براي هر زاويه لنگ به دست آورديم و به‌نوبه خود آن مقدار نيرو و توان اصطكاكي نيز محاسبه شد. كه بر اساس نتايج حاصله براي موتور ملي (EF7) در دور rpm ۳۰۰۰ به بهبود حدود ۳/۵ درصدي در كاهش انرژي اتلافي دست پيدا كرديم. واژه‌هاي كليدي: روانكاري، موتور، رينگ/ پيستون ، اصطكاك، بهينه‌سازي، انرژي از دست رفته

1398/03/12

Simulation and optimizing the tribological performance of textured piston-ring liner contact for reduced frictional losses in SI engine

6/2/2019 12:00:00 AM

Abstract: Energy consumption has grown rapidly in recent years and electrical technologies in automotive sector and increasing domestic electricity usage has contributed to this growth as well. As well as alternative energy sources, reducing energy consumption by improving efficiency of devices must be considered too. Internal combustion engines are prime examples of energy consuming devices and are widely used not only in automotive industry but in power generation as well. Therefore, increasing the efficiency of these machines can substantially affect emission and energy consumption. In this thesis we have focused on reducing the friction work in IC engine by optimizing the outer layer texture of first pressure ring. At first, steady pressure distribution for different number and position of holes has been investigated and different shapes of holes were simulated. It was concluded that rectangular shape produces less friction compared to other types. In the next step, simulation of a complete engine cycle and force analysis was performed using a MATLAB numerical solver. Optimized amount of h_0 for each crank angle was calculated which showed 3.5 percent improvement to friction loss in EF7 engine at 3000 rpm Keywords: Piston ring, Surface texture, Friction, Energy loss