کاهش مدت زمان دوره گذرای گرم شدن موتور در یک موتور احتراق داخلی از طریق پیش‌گرم نمودن اجزای آن

نویسندگان

چکیده

دوره گرم شدن موتور یک دوره گذرای حرارتی است که طی آن، دمای موتور و اجزای آن در اثر شار حرارتی ناشی از احتراق از دمای محیط به دمای پایای کارکرد موتور و از دیدگاه حرارتی به شرایط پایای حرارتی می‌رسند. از آنجایی که این زمان در یک موتور احتراق داخلی از نظر حرارتی گذرا محسوب می‌گردد، لذا توسط روش‌های تحلیل انتقال حرارت پایا قابل تجزیه و تحلیل نبوده است و باید از روش‌های تحلیل انتقال حرارت گذرا برای این منظور بهره برد. یکی از مناسب‌ترین روش‌های تحلیل انتقال حرارت گذرا روش ظرفیت حرارتی فشرده است که در راستای دستیابی به اهداف پژوهش پیش رو مورد استفاده قرار گرفته است. البته به کارگیری روش یاد شده مستلزم برآورده شدن شرایط خاصی است که در جای خود به آن‌ها پرداخته خواهد شد.
در این پژوهش انتقال حرارت در اجزای اصلی موتور مانند سمبه (پیستون)، بدنه موتور (بلوک سیلندر)، بستار (سرسیلندر)، روغن و خنک‌کننده موتور در مرحله گذرای گرم شدن موتور به کمک روش ظرفیت حرارتی فشرده بررسی و معادلات انتقال حرارت طی این دوره ارائه می‌گردد. معادلات انتقال حرارت اجزای موتور طی دوره یاد شده به صورت یک دستگاه معادلات دیفرانسیل ظاهر می‌شوند. به دلیل وجود جملات غیرخطی پیچیده در معادلات یاد شده، حل تحلیلی آن‌ها به سادگی امکان‌پذیر نیست و لذا برای حل آن‌ها از نرم‌افزار متلب [1] استفاده می‌شود. پس از نوشتن کد مربوطه در نرم‌افزار یاد شده، رفتار حرارتی اجزای موتور، به ویژه خنک‌کننده آن که از اهمیت بسزایی برخوردار است استخراج می‌گردد.
پس از استخراج دمای خنک‌کننده، نتایج یاد شده با نتایج تجربی حاصل از آزمون موتور در دوره گرم شدن آن که توسط شرکت مرکز تحقیقات موتور ایران خودرو، ایپکو، صورت گرفته است، مورد مقایسه قرار می‌گیرد و بدین‌ترتیب درستی و صحت نتایج به دست آمده مورد بررسی قرار می‌گیرد. در نهایت نیز پس از تأیید روش‌های اتخاذ شده، راهکارهای پیشنهادی کاهش زمان گرم شدن موتور مطرح می‌شود و نتایج حاصل از تأثیر روش‌های یاد شده بر روی رفتار حرارتی خنک‌کننده ارائه می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Reducing of Transient Warm-up Period in an Internal Combustion Engine by Preheating of Engine Parts

نویسندگان [English]

  • A. Ghasemian Moghadam
  • S.A. Jazayeri
چکیده [English]

The transient period that lasts from engine starting to achieve engine coolant to its performance temperature
is called warm-up. This study tries to decrease the time of warm-up period in a spark ignition engine.
To achieving to this goal, at first the coolant thermal operation should be analyzed. For that, engine divided
to seven major parts. These components are piston, cylinder block, cylinder head, engine oil, cylinder block
coolant, cylinder head coolant and radiator coolant. Because warm-up period is a transient period, one
of the transient heat transfer analyze methods should be applied. The method that is used in this study is
lumped thermal capacitance method. Using heat transfer rules including conduction and convection and
ignoring radiation, the thermal equations of mentioned parts are calculated. These equations are nonlinear
differential equations that can be arranged in form of a set of differential equations. Because of some complicated
nonlinear terms in the differential equations, they can not be solved with analytical methods and so
MATLAB software is applied to solve the differential equations set. After solving the differential equations
set and finding the temperature changes of major parts, these answers should be validated. To verifying the
accuracy of theoretical answers, the answers are compared whit experimental result of engine test that is
carried out in IPCO (Irankhodro Powertrain Company). After assuring of the correction and accuracy of
theoretical method, some solutions are introduced to reduce the warm-up period. The criterion of warmup
period is the thermal operation of engine coolant. So, after applying these solutions, the temperature
changes of coolant during warm-up period is calculated for each method and at the end, the advantages and
deficiencies of each solution are discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Warm-up
  • Lumped Thermal Capacitance
  • Coolant