Встановлення теплового балансу при вдосконаленні системи охолодження двигуна з повітряним охолодженням
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.293642Ключові слова:
дизельний двигун, F4L912, повітряне охолодження, поршневе заїдання, потік повітря, жаркий кліматАнотація
Об’єктом дослідження є система повітряного охолодження дизельного двигуна з прямим уприскуванням F4L912 (монтованого на стенді) виробництва Motor Entreprise (EMO). Це атмосферний рядний 4-циліндровий двигун. Максимальна потужність двигуна становить 49 кВт, отримана при максимальній швидкості обертання 2300 об/хв. Повітряне охолодження є критично важливим аспектом продуктивності двигуна, і його експериментальне вивчення може дати цінну інформацію про теплову поведінку та ефективність двигуна. Одним з найбільш проблемних місць є висока локальна температура гільзи 4-го циліндра. Пропонується інноваційне вдосконалення системи охолодження. Цей спосіб заснований на збільшенні потоку охолоджуючого повітря. Спосіб полягає в установці нових ведучих шківів нагнітаючої турбіни різного діаметру. Використання цих нових шківів дозволило знизити температуру стінок гільзи та головки блоку циліндрів 4-го циліндра, а також провести тепловий баланс двигуна. Було відзначено значні покращення температури стінок циліндра, температури вихлопних газів і температури мастила. Складання теплового балансу дозволило кількісно оцінити корисну роботу, теплоту, втрачену в охолоджуючій воді, теплоту, втрачену через вихлопні гази, тепло, що переноситься мастилом та інші втрати (втрати не враховуються). З результатів стає зрозуміло, що високу температуру в двигуні дійсно було знижено, а ефективність охолодження всього двигуна була покращена. Результати показують, що збільшення повітряного потоку спричинило покращення умов охолодження, а також зниження температури вихлопних газів, що матиме значний вплив на скорочення викидів NOx. У подальшій роботі плануємо вдосконалити систему охолодження двигуна EMO F4L912, вивчаючи вплив геометрії, кількості та нахилу лопатей турбіни на потік повітря, що подається.
Посилання
- Lawrence, N., Kortekaas, H. Y. P. (2001). DECSIM – A PC-based Diesel Engine Cycle and cooling system simulation program. Mathematical and Computer Modelling, 33 (6-7), 565–575. doi: https://doi.org/10.1016/s0895-7177(00)00262-4
- Kajiwara, H., Fujioka, Y., Suzuki, T., Negishi, H. (2002). An analytical approach for prediction of piston temperature distribution in diesel engines. JSAE Review, 23 (4), 429–434. doi: https://doi.org/10.1016/s0389-4304(02)00234-5
- Yoshida, M., Ishihara, S., Murakami, Y., Nakashima, K., Yamamoto, M. (2006). Optimum Fin Layout of Air-Cooled Engine Cylinder in AirStream. SAE Transactions, Journal of Passenger Cars- Mechanical Systems, 1141–1149. doi: https://doi.org/10.4271/2006-01-1229
- Brusiani, F., Falfari, S., Forte, C., Cazzoli, G., Verziagi, P., Ferrari, M., Catanese, D. (2015). Definition of a CFD Methodology to Evaluate the Cylinder Temperature Distribution in Two-Stroke Air Cooled Engines. Energy Procedia, 81, 765–774. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.12.082
- Trujillo, E. C., Jiménez-Espadafor, F. J., Villanueva, J. A. B., García, M. T. (2011). Methodology for the estimation of cylinder inner surface temperature in an air-cooled engine. Applied Thermal Engineering, 31 (8-9), 1474–1481. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2011.01.025
- Dasore, A., Rajak, U., Konijeti, R., Balijepalli, R., Rao, K. P., Ganteda, C. K., Verma, T. N. (2022). Comparative numerical investigation of rectangular and elliptical fins for air cooled IC engines. Materials Today: Proceedings, 49, 481–485. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.02.739
- Mueller, A. C., Chiou, J. P. (1988). Review of various Types of Flow Maldistribution in Heat Exchangers. Heat Transfer Engineering, 9 (2), 36–50. doi: https://doi.org/10.1080/01457638808939664
- Ranganayakulu, Ch., Seetharamu, K. N. (1999). The combined effects of longitudinal heat conduction, flow nonuniformity and temperature nonuniformity in crossflow plate-fin heat exchangers. International Communications in Heat and Mass Transfer, 26 (5), 669–678. doi: https://doi.org/10.1016/s0735-1933(99)00053-6
- Sachar, S., Parvez, Y., Khurana, T., Chaubey, H. (2023). Heat transfer enhancement of the air-cooled engine fins through geometrical and material analysis: A review. Materials Today: Proceedings. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.03.447
- Ajav, E. A., Singh, B., Bhattacharya, T. K. (2000). Thermal balance of a single cylinder diesel engine operating on alternative fuels. Energy Conversion and Management, 41 (14), 1533–1541. doi: https://doi.org/10.1016/s0196-8904(99)00175-2
- Rakopoulos, C. D., Mavropoulos, G. C. (2000). Experimental instantaneous heat fluxes in the cylinder head and exhaust manifold of an air-cooled diesel engine. Energy Conversion and Management, 41 (12), 1265–1281. doi: https://doi.org/10.1016/s0196-8904(99)00179-x
- Boulahlib, M. S., Boukebbab, S., Gaci, F., Kholai, O. (2009). Experimental Study of Energy Balance for Air-Cooled DI Diesel Engines Operating in Hot Climates. SAE Technical Paper Series. doi: https://doi.org/10.4271/2009-01-1974
- Tang, G. Z., Du, B. C., Deng, T. (2017). Improvement of the air-cooled system on an engine cylinder head and its analysis. Advances in Mechanical Engineering, 9 (6). doi: https://doi.org/10.1177/1687814017704358
- Biermann, A. E., Pinkel, B. (1934). Heat transfer from finned metal cylinders in anair stream. Rep No 4-88, 251–70. Washington, 22.
- Gokhale, A., Karthikeyan, N. (2012). Optimization of Engine Cooling Through Conjugate Heat Transfer Simulation and Analysis of Fins. SAE Technical Paper Series, 4 (4). doi: https://doi.org/10.4271/2012-32-0054
- Shahril, K., Kasim, N. B. M., Sabri, M. (2013). Heat transfer simulation of motorcycle fins under varying velocity using CFD method. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 50, 012043. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/50/1/012043
- Saini, S., Dhruvin, K. (2016). Comparison of CFD Analysis of Heat Transfer Augmentation & Surface Heat Transfer Co-efficient of I. C. Engine Fins at Different wind Velocities with Experimental Investigation. International Journal for Scientific Research & Development, 4 (3), 1919–1929.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Abdessalem Mekroud, Lyas Bidi, Salim Boukebbab, Mohamed Salah Boulahlib, Rachid Chaib
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
