Effect of thermal inertia on diesel engines transient performance

dc.contributor.authorMinchev D. S.
dc.contributor.authorGogorenko, O. A.
dc.contributor.authorМінчев Д. С.
dc.contributor.authorГогоренко, О. А.
dc.date.accessioned2023-10-03T08:20:40Z
dc.date.available2023-10-03T08:20:40Z
dc.date.issued2020
dc.descriptionMinchev, D. S. Effect of thermal inertia on diesel engines transient performance = Вплив теплової інерції на неусталені режими роботи дизельних двигунів / D. S. Minchev, О. А. Gogorenko // Двигуни внутрішнього згоряння. – 2020. – № 1. – C. 68–72.
dc.description.abstractТеплова інерція деталей циліндро-поршневої групи, колекторів впускної та випускної систем впливає на роботу дизельних двигунів на неусталених режимах. Внаслідок теплової інерції температура деталей двигуна на усталеному режимі роботи коливається у вузькому діапазоні, проте під час перехідного процесу нагрівання або охолодження деталей потребує певного часу. Вплив теплової інерції проявляється в зміні умов протікання процесів вигоряння палива, внутрішньо циліндрового теплообміну та індикаторного ККД циклу, а також у збільшенні загальної інерційності системи газотурбінного наддуву, що зумовлює необхідність врахування вказаного явища при моделюванні неусталених режимів роботи двигунів. Для вирішення вказаної задачі в програмному комплексі Blitz-PRO, який є доступним on-line, та дозволяє здійснювати моделювання робочих процесів двигунів внутрішнього згоряння, реалізована підмодель процесів теплопередачі. Метод полягає у врахуванні теплоємності деталей двигуна, що акумулюють енергію під час нагрівання та віддають енергію при охолодженні під час неусталеної роботи двигуна. У комбінації з рівняннями тепловіддачі та теплопровідності це дозволяє розрахувати зміну середньої температури деталей двигуна в часі та відобразити зміни в загальному процесі теплопередачі. Запропонований метод перевірявся шляхом співставлення експериментальних даних, отриманих на випробувальному динамометричному стенді на базі двигуна КамАЗ-740.10, з результатами моделювання в Bltz-PRO. Під час експерименту фіксувалися миттєві значення крутного моменту двигуна, частоти обертання колінчастого вала та ротора турбокомпресора, тиск на виході з компресора та на вході в турбіну турбокомпресора, а також миттєву витрату повітря двигуном. Розрахунки виконувалися як з врахуванням так і без врахування теплової інерції. В результаті встановлено, що найбільший вплив теплова інерція здійснює на роботу системи газотурбінного наддуву, так на 8 секунді перехідного процесу тиск наддувного повітря в разі невраховування теплової інерції на 19 % нижчий за експериментальне значення, відповідні відмінності спостерігаються в значеннях частоти обертання турбокомпресора і витрати повітря двигуном. Встановлено, що врахування теплової інерції запропонованим способом забезпечує суттєве підвищення точності моделювання неусталених режимів роботи дизельних двигунів, особливо в частині коректності розрахунку параметрів системи газотурбінного наддуву.
dc.description.abstract1Transient operation of turbocharged diesel engines is affected by the thermal inertia of the cylinder parts, intake and exhaust manifolds. Because of thermal inertia the temperature of engine parts at steady operation fluctuates during the operating cycle near their average values in a relatively small range, but during transient operation it takes some time to warm or cool the engine parts. Thermal inertia is expressed in changes in fuel combustion, in-cylinder heat transfer and indicated efficiency of the cycle, and increase of general inertia of gas-turbine supercharging system, which determines the necessity to take into account this phenomenon when modeling unsteady engine operation. The conductance-capacitance model was proposed for online internal combustion engines operating cycle simulation tool Blitz-PRO to consider thermal inertia during engine’s transient process. The idea is to consider the heat capacity of engine parts during the heat transfer process, so they accumulate energy at warming and release it at cooling. Combined with equations of heat transfer and thermal conductivity it enables to calculate the change in the average temperatures during engine transient and consider the changes in the overall heat transfer process. The proposed method was tested by comparing the experimental data, obtained from the dyno test-bench based on modified KamAZ740.10 diesel engine, and the results of modeling in Blitz-PRO. During the experiment, the instantaneous brake torque of the engine, crankshaft and turbocharger speed, supercharged air pressure and the pressure at the turbine’s inlet as well as the intake air mass flow were automatically measured during engine running. Calculations were executed for two setups: with the thermal inertia consideration and without it. As a result, it was found that the most influenced by thermal inertia is the supercharging system: by the 8th second of transient process the calculated supercharged air pressure without thermal inertia consideration is 19% greater, comparing to experimental data. The turbocharger’s rotor speed, intake air flow are influenced greatly too. Suggested method of thermal inertia assessment helps to provide much more accurate simulation of engine transient operation, especially in terms of turbocharging system behavior as it is shown.
dc.description.provenanceSubmitted by Ірина Бондар (iryna.bondar@nuos.edu.ua) on 2023-10-03T08:16:10Z workflow start=Step: reviewstep - action:claimaction No. of bitstreams: 1 Minchev.pdf: 353689 bytes, checksum: 5e4652dffe4a6f1668562f3fc0edd870 (MD5)en
dc.description.provenanceStep: reviewstep - action:reviewaction Approved for entry into archive by Ірина Бондар(iryna.bondar@nuos.edu.ua) on 2023-10-03T08:19:29Z (GMT)en
dc.description.provenanceStep: editstep - action:editaction Approved for entry into archive by Ірина Бондар(iryna.bondar@nuos.edu.ua) on 2023-10-03T08:20:02Z (GMT)en
dc.description.provenanceStep: finaleditstep - action:finaleditaction Approved for entry into archive by Ірина Бондар(iryna.bondar@nuos.edu.ua) on 2023-10-03T08:20:40Z (GMT)en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2023-10-03T08:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Minchev.pdf: 353689 bytes, checksum: 5e4652dffe4a6f1668562f3fc0edd870 (MD5) Previous issue date: 2020en
dc.identifier.govdoc10.20998/0419-8719.2020.1.09
dc.identifier.issn0419-8719
dc.identifier.urihttp://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/7080
dc.language.isoen
dc.relation.ispartofseriesУДК; 621.43.016
dc.titleEffect of thermal inertia on diesel engines transient performance
dc.title.alternativeВплив теплової інерції на неусталені режими роботи дизельних двигунів
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Вантажиться...
Ескіз
Назва:
Minchev.pdf
Розмір:
345.4 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
4.38 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис: