Simulering av kolvringsfriktion

En presentation över ämnet: "Simulering av kolvringsfriktion"— Presentationens avskrift:

1 Simulering av kolvringsfriktion
Markus Söderfjäll

2 Agenda Bakgrund och motivering till arbetet Simuleringsmodell Testrigg
Komponenter Var finns förlusterna? Hur kan man minska friktionen? Simuleringsmodell Testrigg Framtida arbete

3 Kolvsystemet

4 Komponenter i kolvsystemet
Kolvringar Kompressionsring Skrapring Oljering Cylinderfoder

5 Friktionsförluster i kolvsystemet
Distribution av total energi Richardson, 2000, Review of power cylinder friction for diesel engines Distribution av mekanisk friktion Kolvsystemet står för % av totala förlusterna i dieselmotorer. Distribution av kolvring och vevstaksfriktion. Distribution av kolvringsfriktion

6 Hur kan vi reducera friktionen?
𝐹 𝑓 =µ∙ 𝐹 𝑛 Minskad ringspänning Konformabiliteten försämras Ökad oljeförbrukning Mer blow-by Bör kombineras med minskad orundhet Δr 2nd rd 4th

7 Simuleringsmodell FEM Oljering Reynolds ekvation
Ingen rotation Reynolds ekvation Fullt flödad ring Luleå blandfilmsmörjningsmodell Kontaktmodell Flödesfaktorer för hydrodynamik Elastisk deformation

8 Simuleringsparametrar
Parabolisk ringprofil Uppmätt cylinderfoder yta Stationära fall mitt på slaget Orunda cylinderfoder Varierade parametrar: Ringspänning Orundheten skalas Ordning av orundhet 2 3 4 5 6 8 Max amplitud [µm] 32.5 20.8 15.6 7.8 5.2 3.9 AVL Glide User’s Manual 2000

9 Resultat 22% 29% 32%

10 Testrigg Komponentrigg för kolvsystemet
Verifiering av simuleringsmodell Högre hastighet än tidigare riggar Liknande flytande-foder Variabla parametrar Hastighet Temperatur Orundhet

11 Testrigg

12 Testrigg

13 Framtida arbete Simuleringsmodell Färdigställa testriggen
Orunda cylinderfoder Karakterisera effekterna av orunda cylinderfoder Utreda friktionsminskningen genom kombination av minskad ringspänning och orundhet Utveckla modell för texturer Utöka modellen för att studera samtliga kolvringar Färdigställa testriggen Verifiera simuleringsmodell

14 Tack till

15 Kontakt Markus Söderfjäll Avdelningen för maskinelement
Luleå tekniska universitet

16 Simuleringsmodell Fh + Fc Ph+Pc v Rt Fh + Fc Ph+Pc Ph= Hydrodynamiskt tryck Pk= Kontakttryck Ff = Friktion Rt = Ringspänning Ps = Axiell kraft från kolv Ps