Dobór parametrów pracy silnika spalinowego o zapłonie iskrowym z obiegiem Atkinsona w hybrydowym układzie napędowym
Wariant tytułu
Selection of the combustion engine parameters with spark ignition and with the Atkinson cycle in the driving hybrid system
Autor
Sochan, Andrzej
Promotor
prof. zw. dr hab. inż. Bronisław Sendyka
Data wydania
2008
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
Zakres pracy obejmuje wykazanie zwiększenia sprawności ogólnej silnika firmy Toyota 2SZ-FE w zależności od:
– parametrów faz rozrządu,
– prędkości obrotowej silnika,
– zakresu obciążenia w określonych stanach pracy silnika.
W pracy przedstawiono nowe osiągnięcia cyfrowego przetwarzania danych w aspekcie teoretycznym i praktycznym. Przedstawiono cel oraz zastosowanie zmiennych faz rozrządu w silniku spalinowym. Część teoretyczna obejmuje podstawy tworzenia obiegów z przedłużoną ekspansją, wyniki obliczeń modelowych przebiegów wartości ciśnienia i temperatury występujących w komorze silnika. Teoretyczne obliczenia przeprowadzono dla obiegu Atkinsona z użyciem metody bilansu termodynamicznego w komorze spalania, bazując na empirycznym współczynniku wykorzystania ciepła, w współrzędnych p-V i T-s. Na podstawie teoretycznych charakterystyk wyznaczono przyrost energii wewnętrznej obiegu Atkinsona oraz określono i porównano ją do sprawności obiegów Otto i Sabathe'a.
Wykorzystanie w obliczeniach jednostrefowego modelu matematycznego oraz złożonych podmodeli matematycznych opisujących procesy zachodzące wewnątrz cylindra silnika, pozwoliły na utworzenie programu w języku VISUAL BASIC. Dzięki temu możliwe było przeprowadzenie gruntownej analizy procesów spalania, które w zadawalający sposób odzwierciedlają warunki rzeczywiste. Poprawność wyników obliczeń zdeterminowana jest jakością danych wejściowych, które uzyskujemy na podstawie pomiarów ciśnienia w komorze spalania a następnie z wykresów indykatorowych w układach p-V.
W części doświadczalnej omówiono badania na stanowisku badawczym z wykorzystaniem specjalistycznej aparatury do pomiarów ciśnienia wewnątrz cylindra. Zakres badań będzie obejmował przeprowadzenie badań procesu spalania w silniku 2SZ-FE dla poszczególnych faz rozrządu silnika przy różnych rodzajach obciążeń. Celem ich była analiza procesów zachodzących wewnątrz cylindra, obejmująca przygotowanie mieszanki oraz jej spalanie. Za pomocą przesuwnika fazowego przeprowadzono analizę przyrostów sprawności ogólnej dla poszczególnych położeń wałka rozrządu względem wału korbowego.
Celem zastosowania przesuwnika fazowego było określenie i dobranie jak najkorzystniejszych parametrów pracy silnika w zakresie od 10º OWK przed górnym martwym punktem obrotu wału korbowego, do 30º OWK po górnym martwym położeniu tłoka.
W dalszej części pracy przedstawiono metodykę i wyniki obliczeń badania drogowego silnika spalinowego pracującego w obiegu Atkinsona Toyoty Hybrid System drugiej generacji.
Na końcu pracę podsumowano oraz wyciągnięto wnioski.
The scope of this paper contains increases of the Toyota 2SZ-FE total engine efficiency depending on:
parameters of the timing-gear phases,
engine rotational speed
the loads range in particular states of engine work.
This paper presents the latest achievements of digital data processing in theoretical and practical aspects. Author describes the purpose and application of the variable timing-gear phases in combustion engine.
The theoretical part of this elaboration contains the foundations of creation of the cycles with prolonged expansion and results of calculation the model course of pressures and temperatures in engine chamber.
The theoretical calculations were carry out for the Atkinson cycle with the application of the thermodynamic balance method in engine chamber and on the basis of empirical coefficient of the heat use and coordinates p-V and T-s. On this basis there was determined the increase of the internal energy in Atkinson cycle and afterwards it was compared with efficiency of the Otto and Sabathe cycles.
It was possible to create the program in VISUAL BASIC language thanks to using monosphere mathematical model and complex models which describe processes inside engine cylinder. This enabled to carry out the analysis of combustion which reflected the real conditions.
Mathematical correctness of calculations was determined by quality of the initial data gained from measurement of the pressure in combustion chamber and from indicator`s charts of p-V systems.
The experimental part of this paper describes surveys carried out on research stand by using specialistic equipment for measurement`s of pressure inside the engine cylinder.
The research range covered the analysis of combustion process in 2SZ-FE engine for particular phases of timing-gear and under the different kinds of loads. It enabled to carry out the analysis of the processes inside cylinder and preparation of the mixture and its combustion. By using the phase shifter it was possible to conduct the analysis of the total efficiency increases for the particular positions of distributions shaft and crankshaft.
The phase shifter was used in order to determine the best parameters of engine work in range from 10º OWK before upper dead centre of crankshaft rotation, to 30º OWK after upper dead centre of the piston.
Afterwards the paper presents the methodology and road research results of combustion engine of Toyota Hybrid System of second generation working in Atkinson cycle.
Klasyfikacja PKT
370000 Budowa maszyn. Przemysł maszynowy i metalowy
