WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek



Podobné dokumenty
Popis plnění balíčku WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek

WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek

WP08: Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek

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

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

Ing. Martin Šindelář. Téma disertační práce: SLEDOVÁNÍ TECHNICKÉHO STAVU ZÁVĚSU KOLA VOZIDLA. Školitel: Doc. Ing. Ivan Mazůrek CSc.

WP06: WP06 Turbodmychadla a výkonové turbiny aerodynam. optimalizace, dynamika rotorů a přiřazení pro účinné přeplňované motory

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - Kolokvium Božek 2014, Roztoky -

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

D 2 KONSTUKCE PÍSTU HLAVNÍ ROZMĚRY PÍSTŮ

WP07: Zlepšení návrhu hnacích traktů vozidel s využitím virtuálního hnacího traktu

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2014, Roztoky -

Členové konsorcia podílející se na pracovním balíčku. Hlavní cíl balíčku. Dílčí cíle balíčku pro nejbližší období

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - Kolokvium Božek 2014, Roztoky -

Téma doktorských prací pro akademický rok 2019/2020. Pavel Novotný

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ Fakulta strojní, Ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20011/2012

DOPRAVNÍKOVÝ STŘÍDAČ - NÁVRH ZVEDACÍHO MECHANISMU.

TYPICKÉ PORUCHY PÍSTNÍCH KROUŽKŮ A JEJICH NÁPRAVNÁ OPATŘENÍ

Téma doktorských prací pro rok Pavel Novotný

MATURITNÍ OKRUHY STAVBA A PROVOZ STROJŮ TŘÍDA: 4SB ŠKOLNÍ ROK: SPEZIALIZACE: TECHNICKÝ SOFTWARE

VLIV TUHOSTI PÍSTNÍHO ČEPU NA DEFORMACI PLÁŠTĚ PÍSTU

v akademickém roku 2009/2010 Ústav konstruování, Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně

Vývoj motoru - výpočty

Téma doktorských prací pro akademický rok 2018/2019. Pavel Novotný

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

WP22: Human Centered Cabin Design (modely lidských faktorů a optimalizace hardwaru kabiny) Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

Nářadí na tlakový vzduch Rázový šroubovák/ bruska

VÝPOČTOVÝ MODEL ŘETĚZOVÉHO POHONU JAKO MODUL VIRTUÁLNÍHO MOTORU CHAIN DRIVE COMPUTATIONAL MODEL AS VIRTUAL ENGINE MODULE

WP25: Pokročilé zkušební metody pro spalovací motory a hnací řetězec Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

Výpočtová studie 2D modelu stroje - Frotor

Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka 2. kolokvium Josefa Božka, Praha

České vysoké učení technické v Praze Fakulta strojní. Disertační práce. Predikce mechanických ztrát spalovacích motorů

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Vliv topografie třecích povrchů na funkci kluzných ložisek

JAK MĚNÍ ADITIVNÍ TECHNOLOGIE VÝUKU?

2016 SOFTWARE Název software v originále RingDyn 2.0 Autoři Datum předání Interní označení

WP25: Pokročilé zkušební metody pro spalovací motory a hnací řetězec Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

PROVOZ, DIAGNOSTIKA A ÚDRŽBA STROJŮ

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - 7. GSŘ 2015, Herbertov 6. a

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

Martin NESLÁDEK. 14. listopadu 2017

Témata bakalářských prací 2015/2016

Studium přechodových p v mazacích ch filmech vysokorychlostní barevnou kamerou

AxeHD SOFTWARE. Software name. Authors doc. Ing. Pavel Novotný, Ph.D. Ing. Martin Jonák Ing. Juraj Hliník. Date

VÝZKUMNÁ ZPRÁVA NÁVRH TECHNOLOGIE PRO POHONNÉ JEDNOTKY SPECIÁLNÍCH ŘETĚZOVÝCH DOPRAVNÍKŮ

PCH SIGMA PUMPY HRANICE HORIZONTÁLNÍ

ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ ÚK

VYUŽITÍ DYNAMICKÝCH MODELŮ OCELÍ V SIMULAČNÍM SOFTWARE PRO TVÁŘENÍ

MODERNÍ TECHNOLOGIE A DLOUHOLETÁ ZKUŠENOST

Pístové spalovací motory 2 pohyblivé části motoru

Provoz zemního kolektoru v období zima/léto

- AutoSympo a Kolokvium Božek 2014, Roztoky -

HSC obráb ní, tepelné jevy p Definice, popis obráb Nevýhody Otá ky v etena ezné rychlosti pro HSC Strojní vybavení obráb

Nové trendy v konstrukci pístů spalovacích motorů z hlediska tribologie

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Experimentální studium chování mazacích filmů kontaminovaných vodou

Výpočet únosnosti šnekového soukolí (Výukový text výběr z normy DIN 3996)

HÁKOVÝ NOSIČ KONTEJNERŮ NKH 8A340

Zadání vzorové úlohy výpočet stability integrálního duralového panelu křídla

PŘESTAVBA VÍCEVÁLCOVÉHO MOTORU NA EXPERIMENTÁLNÍ MOTOR

WP22: Human Centered Cabin Design (modely lidských faktorů a optimalizace hardwaru kabiny) Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Vliv topografie třecích povrchů na funkci kluzných ložisek

Katalog vertikálních čerpadel série T

Mechanická modifikace topografie strojních součástí

TECHNICKÁ DOKUMENTACE I... 4 TECHNICKÁ DOKUMENTACE II... 5 POČÍTAČOVÉ NAVRHOVÁNÍ I... 6 POČÍTAČOVÉ NAVRHOVÁNÍ II... 7 MECHANIKA I...

4 Spojovací a kloubové hřídele

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

VIBRAČNÍ DIAGNOSTIKA ZÁKLADNÍCH ZÁVAD STROJŮ

Konstrukce optického mikroviskozimetru

Výber z referencí zkušebních systému

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

CENTRUM ROZVOJE STROJÍRENSKÉHO VÝZKUMU LIBEREC

Experimentální studium utváření mazacích filmů při reverzaci a rozběhu třecích povrchů

Je-li poměr střední Ø pružiny k Ø drátu roven 5 10% od kroutícího momentu. Šroub zvedáku je při zvedání namáhán kombinací tlak, krut, případně vzpěr

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody. Přednáška 6

Zkoušky vnitřním přetlakem > 100 bar

Číslo Objednací číslo Název Name Ks Kliková hřídel Crank shaft Jehlové ložisko Needle bearing Kroužek Bearing

Mechanika s Inventorem

Vedení tepla v MKP. Konstantní tepelné toky. Analogické úlohám statiky v mechanice kontinua

TÉMATICKÉ OKRUHY KE SZZ 2013/14 ING PLASTIKÁŘSKÁ TECHNOLOGIE

ZÁKLADNÍ ÚDAJE O PROJEKTU CRSV

Profesionální montážní kompresory

HDS 12/14-4 ST. Vysoká hospodárnost. Čtyřpólový, vodou chlazený elektromotor (ohřev na olej)

SENDVIČOVÉ KONSTRUKCE Zdeněk Padovec

Numerická simulace elastohydrodynamicky mazaného kruhového kontaktu nehladkých povrchů

PVA SIGMA PUMPY HRANICE

WP16: Zdokonalení ozubených převodů pro vyšší trvanlivost, nízkou hmotnost a nízký hluk. Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

HDS 9/16-4 ST Gas. Vysokotlaký čistič s ohřevem. Speciální hořák (ohřev na plyn) Čtyřpólový, vodou chlazený elektromotor (ohřev na olej)

Výpočtový program DYNAMIKA VOZIDLA Tisk výsledků

I. ÚVOD... 3 II. CHARAKTERISTIKA MOTORU... 3 III. STÁVAJÍCÍ NATÁ

2. BUDIČE. Experimentální metody přednáška 2 Budiče

VENTILÁTORY RADIÁLNÍ RVI/ až 2500 oboustranně sací

regálů, které zajišťují maximální využití skladovacích prostor a vyrábí se v různých

Rozhodování. s více účastníky. Miroslav. school@utia

Fakulta strojního inženýrství. Tribologie - Semestrální práce.

Doktorské studium na Ústavu konstruování v akademickém roku 2010/2011

TZB - VZDUCHOTECHNIKA

Návrh a simulace zkušební stolice olejového čerpadla. Martin Krajíček

Měřicí a řídicí technika Bakalářské studium 2007/2008. odezva. odhad chování procesu. formální matematický vztah s neznámými parametry

Transkript:

Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku Vysoké učení technické v Brně doc. Ing. Pavel Novotný, Ph.D. Tým Ing. Ondřej Maršálek, Ing. Peter Raffai, Ing. Lubomír Drápal 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 CO 2 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 a kluzných ložisek 12/2014. TE 0102 0020 Str. 1 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Snižování mechanických ztrát pohonných jednotek (VUT v Brně) Počáteční konstrukční návrh, prototyp pohonné jednotky Specializované výpočtové přístupy Dynamika & tribologie kluzných ložisek Výpočtové přístupy na bázi MBS Virtuální pohonná jednotka Ověření navržených řešení Inovovaný konstrukční návrh, prototyp pohonné jednotky Dynamika & tribologie valivých ložisek Dynamika & tribologie pístní skupiny TE 0102 0020 Str. 2 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Vývoj numerických algoritmů pro řešení dílčích tribologických problémů (VUT v Brně) Vývoj rychlého algoritmu pro převzorkování dat Lagrangeův interpolační polynom třetího stupně L x ( x x )( x x )( x x ) 1 2 3 3( ) f ( x0)... ( x0 x1 )( x0 x2)( x0 x3) MKP síť pro řešení strukturálního problému (koordinace WP07) MKD síť pro řešení hydrodynamického problému MKP model víka i i+1 i+2 i+3 i+4 FDM síť Testování a rychlostní optimalizace mezi-síťových operací TE 0102 0020 Str. 3 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Vývoj numerických algoritmů pro řešení dílčích tribologických problémů (VUT v Brně) Vývoj nové teorie popisu výšky mazací mezery 32 Klopný úhel v rovině nejmenší mazací mezery: 1 Klopný úhel v rovině kolmé na rovinu nejmenší mazací mezery: y 3 1 ( (1 )) 2 ε 1 ε 2 ε 3 ε 1 ε 2 ε 3 x Výsledná podoba vztahu pro určení výšky mazací mezery: H 1 ( Z (1 )) cos Z sin 1 ( (1 ) ) 2 TE 0102 0020 Str. 4 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Vývoj numerických algoritmů pro řešení dílčích tribologických problémů (VUT v Brně) Testování variant stanovování výšky mazací mezery Rebbert odvození naklopeného stavu čepu ze stavu nenaklopeného, klopení uvažováno pouze v rovině nejmenší mazací mezery H 1 cos, P P / (1 Z) 3 Novotný uvažování dvou klopných rovin H 1 cos Z ( cos cos sin ) Maršálek uvažování dvou klopných rovin, eliminace nereálných stavů pozice čepu vůči pánvi H 1 ( Z (1 )) cos Z sin 1 ( (1 ) ) 2 TE 0102 0020 Str. 5 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Rozšíření modelu pro řešení dynamiky pístních kroužků (VUT v Brně) Numerické řešení s adaptabilním integračním krokem Model pro stanovení množství setřeného oleje Postprocesor pro vizualizaci rozložení tlaku (hydrodynamika. & kontakty nerovností) Kroužek v čase t Rychlost Tlak v olejové vrstvě - těsnící stírací kroužek Tlak č. při 12 kontaktu nerovností - těsnící stírací kroužek č. č. 12 Tlak Tlak Tlak Tlak [MPa] [MPa] [MPa] Kroužek v čase t+dt Olej setřený za Dt Olej Vložka válce 0 TE 0102 0020 Str. 6 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Profuk [g/min] Profuk [g/min] Centrum kompetence Aplikace RingDYN nepřeplňovaný zážehový čtyřválec 1,6 l (VUT v Brně) Vliv konstrukčních parametrů na profuk pístní skupinou 10 8 6 4 2 0-2 Profuk pístní skupinou n = 5000 min -1 Těsnící 1 Těsnící 2 Stírací 9 8.5 8 7.5 7 6.5 Profuk pístní skupinou n = 1000-5000 min -1 6 1. těsnicí kroužek + 5.5 2. těsnicí kroužek+ 3. stírací kroužek + 5 Celkový průtok kroužky Tok plynů do válce 4.5 4 1500 2250 3000 3750 4500 5250 6000 Otáčky motoru [min -1 ] Tlak za kroužky Veličina Průtok 1. těsnicí kroužek 2. těsnicí kroužek 3. stírací kroužek c 1 zanedbatelný zanedbatelný zanedbatelný zanedbatelný c 2 velký + velký + velký + velký + c 3 střední + velký + velký + velký + c 4 č. 1 c K1 Matice vlivu parametrů 0 pro VS c 5 zanedbatelný zanedbatelný zanedbatelný zanedbatelný c 6 střední + zanedbatelný malý - malý - c 7 zanedbatelný zanedbatelný zanedbatelný zanedbatelný h 1 zanedbatelný velký + zanedbatelný zanedbatelný h 3 zanedbatelný zanedbatelný velký + velký + h 5 střední + zanedbatelný zanedbatelný střední + TE 0102 0020 Str. 7 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Ztrátový výkon [W] Změna ztrátového výkonu [W] Centrum kompetence Aplikace RingDYN nepřeplňovaný zážehový čtyřválec 1,6 l (VUT v Brně) Vliv konstrukčních parametrů na třecí ztráty pístních kroužků Vliv asymetrického profilu těsnícího kroužku 30 28 26 24 22 20 18 1. těsnicí kroužek 2. těsnicí kroužek Stirací kroužek 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Asymetrie kroužku [mm] Asymetrie Vliv šířky fazety stíracího kroužku 105-130 80-105 55-80 30-55 5-30 -20-5 5000 4000 Otáčky motoru [min -1 ] 3000 2000 1000 0,30 0,24 0,18 0,14 0,10 Šířka fazety [mm] 130 105 80 55 30 5-20 0,05 Šířka fazety Změna ztrátového výkonu [W] Pozn.: Pro vyjádření změn je použita hodnota šířky fazety 0,18 mm. TE 0102 0020 Str. 8 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Tlak ve spalovacím prostoru [bar] Centrum kompetence Strategie výpočtového modelování valivých ložisek (VUT v Brně) RollDYN Řešení TEHD (Matlab program) RollDYN Výsledky řešení TEHD Předpočítané TEHD databáze Reakční síly a momenty Posuvy a rychlosti 140 120 100 80 Vstupy (techn. experiment) Indikované tlaky Virtual Engine MBS model klikového mechanismu (ADAMS Solver) Výsledné síly, posuvy a rychlosti RollDYN TEHD optimalizace (Matlab program) RollDYN 60 40 20 0 0 90 180 270 360 450 540 630 720 Úhel natočení klikového hřídele [ ] Analytické řešení HD Numerické řešení EHD (Grubinovo řešení) Koordinace s WP07 a WP10 TE 0102 0020 Str. 9 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Další postup - vývoj numerických algoritmů pro řešení tribologických problémů (VUT v Brně) Rolling element Ring p(x,y) h(x,y) Tlak Tl. olejového filmu relativní rychlost Třecí síla Kontaktní síla Uvažované vlivy Kontaktní geometrie Hustota závislá na tlaku Viskosita závislá na teplotě a tlaku Drsnost povrchu Elastické deformace Numerické řešení 6/2014 Koordinace WP10 Reynoldosva rovnice (neustálené proudění) 3 3 h p h p ( h) h u m 0 x 12 x y 12 y x t Tloušťka olej. filmu elastické deformace 2 2 x y p x y dx dy 2 (, ) h( x, y) h0 2Rx 2 Ry E ( x x ) ( y y ) Rovnováha sil w p( x, y ) dx dy 2 2 Numerické řešení RollDYN TE 0102 0020 Str. 10 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Experimentální určení podílu hlavních konstrukčních skupin na celkových mechanických ztrátách motoru v různých provozních podmínkách (TU Liberec) Profuk přes pístní kroužky (AVL 442 BLOW BY METER) Indikace tlaků ve všech válcích motoru (AVL 619 INDIMER) Zkušební stanoviště TE 0102 0020 Str. 11 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Střední tlak mechanických ztrát [bar] Profuky přes pístní kroužky [l/min] Centrum kompetence Experimentální určení podílu hlavních konstrukčních skupin na celkových mechanických ztrátách motoru v různých provozních podmínkách (TU Liberec) Profuk přes pístní kroužky (AVL 442 BLOW BY METER) Indikace tlaků ve všech válcích motoru (AVL 619 INDIMER) Měření profuků při protáčení motoru Termodynamická analýza změřeného průběhu tlaku ve válci 2,0 Průběh středního tlaku mechanických ztrát pro teploty 135 C/90 C a profuky (blow-by) z 1 válce tepelné ztráty výměna obsahu válce mech. ztráty celkové ztráty profuky 10 1,6 8 1,2 6 0,8 4 0,4 2 0,0 0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 Otáčky [1/min] TE 0102 0020 Str. 12 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Hlavní výsledky Rychlý algoritmus řešení HD problému aplikace v FEV Virtual Engine (VUT v Brně) Realizace výpočtových přístupu k řešení dynamiky kluzného ložiska software BearDYN 3.1 (VUT v Brně) Realizace výpočtových přístupu k řešení dynamiky pístní skupiny software RingDYN 2.1 (VUT v Brně) Realizace výpočtových přístupu k řešení dynamiky valivého ložiska software RollDYN 1.0 (VUT v Brně) Experimentální určení podílu konstrukčních skupin spalovacího motoru tzv. Odstrojovací metoda v koordinaci s výpočtovými přístupy (VUT v Brně) Experimentální určení podílu hlavních konstrukčních skupin (pístní skupina) na celkových mechanických protáčením motoru (TU Liberec) TE 0102 0020 Str. 13 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Další postup - příprava dílčích experimentů nutných k ověření výpočtových metod (VUT v Brně) Návrh konstrukce přesného testovacího zařízení ložisek Proměnné zatížení, otáčky, teplota Olej Pohon Zatížení Tenzometry TE 0102 0020 Str. 14 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Další plánované postupy (VUT v Brně) Pokračování vývoje jednotlivých dílčích výpočetních kódů Vývoj komplexního řešiče kluzných ložisek (mixed lubrication) Vývoj a testování zkušebního stavu ložisek Aplikace nabytých znalostí ve spolupráci na vývoji nových kluzných materiálů a povrchů, umožňujících dosažení nižších emisí CO 2 u spalovacích motorů Reálné povrchy Statistický popis Řešení hydrodynamiky s vlivem nerovnosti povrchů Cílená topografie povrchu TE 0102 0020 Str. 15 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

Hlavní výstupy Počáteční konstrukční návrh, prototyp pohonné jednotky Specializované výpočtové přístupy Dynamika & tribologie kluzných ložisek Výpočtové přístupy na bázi MBS Virtuální pohonná jednotka Ověření navržených řešení Inovovaný konstrukční návrh, prototyp pohonné jednotky Dynamika & tribologie valivých ložisek Dynamika & tribologie pístních kroužků TE 0102 0020 Str. 16 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně

WP08: Reducing of powertrain mechanical losses Current Main Results Initial design or prototype of powertrain Specialized computational models Dynamics & tribology of slide bearings Computational models based on MBS Virtual powertrain Powertrain prototype, final verification Validation of proposed solutions Dynamics & tribology of roller bearings Dynamics & tribology of piston assembly TE 0102 0020 Str. 17 Za WP08 Pavel Novotný, VUT v Brně