Modern diesel engines temporarily use a very late post-injection in the combustion cycle to either generate heat for a diesel particulate filter regeneration or purge a lean NOx trap. In some configurations, unburned fuel is left at the cylinder walls and is transported via the piston rings toward the lower crankcase region, where fuel may dilute the oil. Reduced oil lubrication shortens the oil service intervals and increases friction. Beside diesel fuel, this problem may also occur for other types of liquid fuels such as alcohols and e-fuels. The exact transport mechanism of the unburned fuel via the piston ring pack grooves and cylinder wall is hard to measure experimentally, motivating numerical flow simulation in early design stages for an in-depth understanding of the involved processes. A new CFD simulation methodology has been developed to investigate the transient, compressible, multiphase flow around the piston ring pack, through the gap between piston and liner, and its impact on fuel or oil transport. The modern level-set approach is used for the multiphase physics, which directly captures the sharp interface between blow-by gas and fuel or oil. Transient blow-by and two-phase flow simulations have been extensively applied to a Ford 2.0L I4 diesel test engine. The results confirm the validity of the flow compressibility assumption and highlight the sensitivity of the fuel leakage regarding piston sealing ring movement and highly resolved meshes for the multiphase flow. Based on the simulation results, design recommendations for piston and piston ring geometry are provided to reduce the fuel transport toward the crankcase.


翻译:现代柴油发动机在燃烧循环中会采用极晚的后喷射,以产生热量用于柴油颗粒过滤器再生或净化稀燃NOx捕集器。在某些配置中,未燃烧的燃油残留在气缸壁表面,并通过活塞环向曲轴箱下部区域输送,导致燃油稀释机油。机油润滑性能下降会缩短换油周期并增加摩擦。除柴油外,该问题也可能出现在其他液态燃料(如醇类和电子燃料)中。未燃烧燃油通过活塞环组沟槽和气缸壁的精确传输机制难以通过实验测量,这促使在早期设计阶段通过数值流模拟深入理解相关过程。本文开发了一种新的计算流体动力学(CFD)模拟方法,用于研究活塞环组周围、活塞与缸套间隙中的瞬态可压缩多相流及其对燃油或机油传输的影响。采用现代水平集方法处理多相物理过程,该方法能直接捕捉窜气与燃油或机油之间的尖锐界面。瞬态窜气及两相流模拟已广泛应用于福特2.0L I4柴油试验发动机。结果验证了流动可压缩性假设的有效性,并揭示了燃油泄漏对活塞密封环运动及多相流高分辨率网格的敏感性。基于模拟结果,本文提出了活塞及活塞环几何结构的设计建议,以减少燃油向曲轴箱的输运。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《无人机对海面作战影响评估》
专知会员服务
8+阅读 · 7月21日
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
5+阅读 · 7月20日
美空军AI完成F-16战斗机自主空战历史性试飞
专知会员服务
6+阅读 · 7月20日
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
8+阅读 · 7月19日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员