Θερμοκρασιακές ταλαντώσεις στα τοιχώματα μονωμένου κινητήρα diesel κατά τη μεταβατική λειτουργία

Abstract

Τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον για τα φαινόμενα μετάδοσης θερμότητας στις μηχανές εσωτερικής καύσης έχει ενταθεί μέσω των επιτυχών προσομοιώσεων των θερμοδυναμικών κύκλων και των ερευνών των θερμικών φορτίσεων σε διάφορες περιοχές μέσα στον θάλαμο καύσης. Το ενδιαφέρον για ελαχιστοποίηση των απωλειών θερμότητας οδήγησε στους κινητήρες χαμηλής απόρριψης θερμότητας (LHR). Στόχος των κινητήρων αυτών είναι η εξάλειψη της ανάγκης χρήσης συστήματος ψύξης. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της μόνωσης των τοιχωμάτων του κυλίνδρου, της κυλινδροκεφαλής, των βαλβίδων και της κορώνας του εμβόλου. Στην παρούσα εργασία μελετάται η επίδραση της μόνωσης των τοιχωμάτων του κυλίνδρου στην απόκριση κινητήρα diesel κατά τη μεταβατική λειτουργία, μετά από απότομη αύξηση του επιβαλλόμενου φορτίου. Επίσης, γίνεται παραμετρική ανάλυση της επίδρασης διαφόρων τεχνικών χαρακτηριστικών στην απόκριση του κινητήρα, με χρήση μονωτικού ή όχι, και συγκεκριμένα στη διάδοση των βραχυπρόθεσμων εναλλαγών της θερμοκρασίας στα τοιχώματα του κυλίνδρου.

In recent years, the interest for the heat transfer phenomena in internal combustion engines has been greatly intensified through successful simulations of thermodynamic cycles and investigations of thermal loading at critical areas in the combustion chamber components. The increasing interest in minimizing heat loss led to the low-heat rejection (LHR, or sometimes loosely termed ‘adiabatic’) diesel engine. The objective of a low-heat rejection cylinder is to ultimately eliminate the need for a cooling system. This is achieved through insulation of the cylinder walls, piston crown, cylinder head, or valves. The present work investigates the effect of cylinder wall insulation during the transient operation of the engine, particularly after a ramp increase in load. In addition, a parametrical analysis is carried out referring to the effect of different technical characteristics on the engine response, with the use of insulation material or not, and specifically on the propagation of the short-term temperature variations during transient operation after a ramp increase in load.