Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - Kolokvium Božek 2012, 6. 12. 2012 Roztoky -

Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku Vysoké učení technické v Brně – doc. Ing. Pavel Novotný, Ph.D.

Členové konsorcia podílející se na pracovním balíčku České vysoké učení technické v Praze – Ing. Miroslav Emrich, Ph.D. Technická univerzita v Liberci – Ing. Robert Voženílek, Ph.D.

Hlavní cíl balíčku Výzkum, vývoj a realizace výpočtových a experimentálních přístupů vhodných ke kompletnímu řešení mechanických ztrát s následnými návrhy pro snížení spotřeby paliv a emisí CO2 budoucích pohonných jednotek na bázi spalovacích motorů, elektromotorů nebo hybridních pohonů.

Dílčí cíle balíčku pro nejbližší období Výzkum a vývoj výpočtových metod pro řešení mechanických ztrát pístní skupiny do 12/2014. Vývoj pokročilých experimentálních metod určování mech. ztrát pístní skupiny do 12/2013.

TE 0102 0020

Str. 1

Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně


Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek Postup prací - ložiska (VUT v Brně) • Výběr vhodného algoritmu řešení soustavy rovnic s uvažováním nelinearit • Aplikace metody SOR ke snížení času potřebného pro řešení hydrodynamického problému

*PRESS, William H., Saul A. TEUKOLSKY, William T. VETTERLING a Brian P. FLANNERY. NUMERICAL RECIPES: The Art of Scientific Computing [online]. Third Edition. New York: CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, 2007, s. 1061-1065 [cit. 2012-10-01]. ISBN 978-0-511-33555-6. TE 0102 0020

Str. 2



Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek Postup prací - ložiska (VUT v Brně) • Aplikace přístupu Full Multi-grid a (ve variantě FAS) ke snížení času potřebného pro řešení hydrodynamického problému Hladina k

Interpolace z hladiny k-1 na hladinu k

υ1 relax.

Síť k

Restrikce residuí z hladiny k na hladinu k-1 υ2 relax.

…

… Síť 3

Hladina 3

Síť 2

Hladina 2 Interpolace Hladina 1

TE 0102 0020

Síť 1

Síť 2

Síť 2

Síť 3

Síť 2

Restrikce residuí

Síť 1

Síť 1

υ0 relax.

υ0 relax.

Str. 3



Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek Postup prací - ložiska (VUT v Brně) •Aplikace přístupu Multi-grid ke snížení času potřebného pro řešení kluzných ložisek • Testování optimální velikosti sítě popisující povrch ložiska 0.2 Ratio D/B gama = 0, delta = 0 Tilt. angles Epsilon 0.9 0.4 Ratio D/B Number Tilt. of mesh 1 2 3 4 5 = 0, delta 6 =0 7 8 9 gama angles Size of mesh grid 17x17 35x21 55x25 75x35 95x45 0.9115x55 135x75 175x105 205x125 Epsilon 0,6 Ratio D/B MaximalNumber tan. pressure 22.0829 1 21.187 2 21.083 3 21.052 4 21.039gama = 0, delta =0 of mesh 5 21.032 6 21.028 7 21.021 8 21.028 9 Tilt. angles MaximalSize rad.ofpressure 9.118135x75 9.130175x105 9.142205x125 Epsilon 0,9 115x55 mesh grid 9.503 17x179.195 35x219.163 55x259.160 75x359.144 95x459.129 MaximalNumber tan. pressure of mesh 22.051 1 21.156 2 21.053 3 21.021 4 21.010 5 21.004 6 21.011 7 21.000 8 21.007 9 MaximalSize rad.of pressure 4.653 mesh grid 4.66917x174.67135x214.64855x254.65375x354.65395x454.651115x554.650135x754.657 175x105 205x125 Maximal tan. pressure 21,889 21,000 20,898 20,867 20,857 20,853 20,860 20,849 20,856 Maximal rad. pressure 3,303 3,316 3,306 3,313 3,314 3,314 3,314 3,315 3,315

TE 0102 0020

Str. 4



Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek Postup prací - ložiska (VUT v Brně) • Analýza integrálního popisu nerovnosti povrchů β Reference plane 2 d

Z1

WP

Z2

Reference plane 1 h [-]

Kontaktní tlak [Pa]

Tlak v důsledku kontaktu nerovností

*Greenwood, J.A., J. H. Tripp. The Contact of two Nominally Flat Rough Surfaces. Proc. Instn. Mech. Engrs. 185, 1970-1971 TE 0102 0020

Str. 5



Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek Postup prací – pístní skupina (VUT v Brně) • Vývoj efektivních algoritmů sdruženého strukturálně – fluidního problému při řešení dynamiky pístních kroužků • Aplikace prvních výpočtových přístupů na motor ŠKODA EA211 Profuk pístní skupinou

TE 0102 0020

Dynamika pístní skupiny

Str. 6



Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek Postup prací – pístní skupina (VUT v Brně) • Vývoj efektivních 3D modelů pístního kroužku • Příprava vlastních funkcí (Fortran) • Kontakty kroužku a pístu/vložky • Tlak plynů • Hydrodynamický tlak • Tlak v důsledku nerovností • Aplikace prvních výpočtových přístupů na motor ŠKODA EA211 Geometrický model pístního kroužku

TE 0102 0020

Diskrétní - pružný model pístního kroužku

Str. 7



Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek Postup prací (ČVUT) • Dokončena realizace zkušebního stanoviště vybaveného vývojovým zkušebním jednoválcem s dynamometrem AVL a plnicím kompresorem • Probíhá realizace vlastního systému ovládání zkušebního jednoválce

TE 0102 0020

Str. 8



Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek Postup prací (TUL) • Přípravné práce na stanovišti pro měření mechanických ztrát spalovacího motoru za různých provozních podmínek • Příprava motoru pro zástavbu snímačů pro indikaci tlaku ve válci spalovacího motoru • Příprava pro měření profuků • Instalace přesnějšího přírubového snímače točivého momentu • Měření mechanických ztrát spalovacího motoru protáčením. Sledovány hodnoty: • Ztrátového momentu (snímač Hottinger T10F), • Profuky přes pístní kroužky (AVL 442 BLOW BY METER) Indikace tlaků ve všech válcích motoru (AVL 619 INDIMER). • Měření probíhalo za různých teplotních stavů mazacího oleje a chladící kapaliny 35/35°C, 90/90°C, 90/135°C (teplota vody/teplota oleje °C) a v různých otáčkových režimech motoru (1500 min-1 až 5500 min-1 po 250 min-1). TE 0102 0020

Str. 9

Průběh ztrátového momentu

Průběh profuků přes pístní



Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek

Návrh dalšího postupu včetně návrhů na spolupráci a realizaci výstupů • Využití numerických algoritmů pro řešení hydrodynamických problémů – WP06 ložiska rotorů turbodmýchadel – WP07 globální model kluzného ložiska – WP10 detailní model kluzného ložiska

TE 0102 0020

Str. 10



Výtah z provedených prací na WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek

Hlavní výstupy • Vývoj simulačních algoritmů pro řešení třecích ztrát pístních kroužků (VUT v Brně) • Vývoj efektivních 3D výpočtových modelů kroužků (VUT v Brně) • Vývoj simulačních algoritmů pro řešení EHD problémů (VUT v Brně) • Vývoj vhodných technických experimentů pro stanovení třecích ztrát pístní (ČVUT) Experimentální jednoválec AVL

Principy řešení množství oleje na vložce válce Multi-grid přístup pro řešení hydrodynamického problému

• Realizace technických experimentů pro stanovení třecích ztrát spalovacího motoru (TUL) Průběh ztrátového momentu

TE 0102 0020

Str. 11



Abstract of WP08: Reducing mechanical losses of ICE

Current Main Results • Development of simulation algorithms for solution of piston ring mechanical losses (BUT) • Development of effective 3D piston ring computational models (BUT) • Development of EHD simulation algorithms (BUT)

Solution principles of oil amount on a liner

Multi-grid approach for a solution of hydrodynamics problem

• Development of suitable technical experimental methods for a solution of mechanical losses (CTU) • Realization of technical experiments on combustion engines (TUL)

Experimental single cylinder AVL

Engine loss moment

TE 0102 0020

Str. 12



Děkuji za pozornost.

TE 0102 0020

Str. 13


Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek

Recommend Documents