Modely přestupu tepla a přívodu tepla pro zážehové motory
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Předmětem diplomové práce je modelování termodynamiky zážehového motoru za předpokladu využití průběhu tlaku z indikace. Model vytvořený v softwaru Matlab využívá Vibeho funkci pro uvolňování tepla z paliva a Woschniho vztahy pro výpočet přestupu tepla mezi náplní válce a jeho stěnami. Tento model zahrnuje pouze fázi komprese a expanze, z tohoto důvodu jsou podmínky na počátku komprese a celkové přivedené teplo vypočteny z naměřeného průběhu tlaku z motoru Škoda 1.0 MPI. Vytvoření transparentního modelu pomocí skriptů v Matlabu umožňuje uživatelům lépe si osvojit základy „0-D“ modelování, na kterém jsou postaveny některé komerční řešiče, jako je software GT-Power. První část práce je zaměřena na základní fyzikální zákonitosti přívodu a přestupu tepla, popis vztahů pro jejich modelování a jejich aplikací. Většina práce je věnována právě modelu v Matlabu, kde je zdůvodněno použití konkrétních vstupních parametrů, popis funkce modelu a studie vlivu jednotlivých parametrů na průběh tlaku. V neposlední řadě je v práci řešena problematika měření spalovacích tlaků a tvorba simulace v softwaru GT-Power pro srovnání s vytvořeným modelem v Matlabu. V závěru práce jsou diskutovány rozdíly mezi vytvořenými simulacemi a motorem 1.0 MPI.
The subject of this diploma thesis is the creation of a spark ignition thermodynamics model using pressure data measured on the actual engine. The model made in Matlab programming language combines Wiebe function for fuel energy release and Woschni correlation for heat transfer between in-cylinder gasses and cylinder walls. The created model contains compression and expansion stroke only, that's why are conditions at the start of compression and total heat addition calculated by measured pressure data from Skoda 1.0 MPI engine. Creation of transparent model by Matlab scripts enables other users to understand the basics of „zero-dimensional“ thermodynamics models properly, which are used by number of commercial solvers such as GT-Power simulation software. First part of this thesis deals with fundamental laws of heat addition and heat transfer, description of equations for its modelling and application. The major section is devoted to Matlab model, where defined input parameters are mentioned, description of model operation and model parameters influence study. Next parts develops issues of combustion pressure measurement and creation of engine simulation by GT-Power software used for comparison with Matlab model. In the thesis conclusion are simulations and actual engine data differences discussed.
The subject of this diploma thesis is the creation of a spark ignition thermodynamics model using pressure data measured on the actual engine. The model made in Matlab programming language combines Wiebe function for fuel energy release and Woschni correlation for heat transfer between in-cylinder gasses and cylinder walls. The created model contains compression and expansion stroke only, that's why are conditions at the start of compression and total heat addition calculated by measured pressure data from Skoda 1.0 MPI engine. Creation of transparent model by Matlab scripts enables other users to understand the basics of „zero-dimensional“ thermodynamics models properly, which are used by number of commercial solvers such as GT-Power simulation software. First part of this thesis deals with fundamental laws of heat addition and heat transfer, description of equations for its modelling and application. The major section is devoted to Matlab model, where defined input parameters are mentioned, description of model operation and model parameters influence study. Next parts develops issues of combustion pressure measurement and creation of engine simulation by GT-Power software used for comparison with Matlab model. In the thesis conclusion are simulations and actual engine data differences discussed.
Description
Citation
PTÁČEK, M. Modely přestupu tepla a přívodu tepla pro zážehové motory [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Automobilní a dopravní inženýrství
Comittee
prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Tomáš Heger (člen)
Ing. Marek Bačovský (člen)
Ing. Jan Klimeš (člen)
Date of acceptance
2020-07-20
Defence
Student seznámil zkušební komisi se svou diplomovou prací. V rámci obhajoby rovněž odpovídal na otázky oponenta, na něž navazovaly otázky zkušební komise.
1) Počítačový model spalovacího motoru byl sestaven z mnoha různých rovnic a empirických vztahů, které obsahují velké množství parametrů. Stanovit skutečnou hodnotu (takovou, která by odpovídala chování skutečného motoru) je v mnoha případech obtížné. V parametrické studii je studován vždy jen jeden parametr a jeho vliv na charakteristiky motoru. Bylo by možné nějakým inverzním matematickým přístupem či metodou s využitím vašeho modelu zpětně stanovit hodnoty všech potřebných parametrů současně tak, aby model poskytoval výsledky v co největším souladu s experimentem? Tj. řešit optimalizační úlohu s minimalizací rozdílu např. v průběhu indikovaného tlaku mezi modelem a experimentem?
Zodpovězeno.
2) Na straně 44 je uvedeno, že “přesné stanovení plochy spalovacího prostoru se jeví jako značně složité” a že pro “motor 1.0 MPI nebyla nalezena fotografie, která by zachycovala tvar spalovacího prostoru”. Během obhajoby prosím vysvětlete, jaké jsou důvody pro to, že je stanovení spalovacího prostoru značně složité. Nebylo by možné z experimentálního standu s testovaným motorem demontovat hlavu válců a např. pomocí vhodného 3D scanneru nasnímat spalovací prostor a následně získanou geometrii počítačově zpracovat?
Zodpovězeno.
3) V kapitole 7.3 je uvedeno, že u modelu v GT-Power bylo dosaženo požadovaného kroutícího momentu až pomocí změny multiplikátoru efektivní plochy výfukového potrubí. Má tento parametr svoji jednoznačnou fyzikální interpretaci a je možné porovnat zvolené hodnoty tohoto multiplikátoru (tabulka 7.2) s reálnými hodnotami? A nebo se jedná o spíše o korekční parametr, pro který je obtížné vyčíslit skutečné hodnoty?
Zodpovězeno.
4) V čem mohou spočívat rozdíly mezi technickým experimentem a výpočtovou simulací?
Zodpovězeno.
5) Jakým způsobem bylo nutné zpracovat data získaná technickým experimentem?
Zodpovězeno.
6) Jakými chybami mohou být zatížena naměřená data tlaku ve spalovacím prostoru?
Částečně zodpovězeno.
7) Jakým způsobem by bylo možné vylepšit model spalování prostřednictvím většího počtu zón?
Zodpovězeno.
8) Jakým způsobem je třeba zohlednit nestabilitu jednotlivých cyklů spalovacího motoru při experimentu?
Zodpovězeno.
9) Jakým způsobem by se projevilo vynechání jednoho zážehu na následujícím pracovním cyklu?
Zodpovězeno.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení