تخمين مقاومت حرارتي تماسي در محل دريچه دود و نشيمنگاه يك موتور احتراق داخلي هوا‌خنك

Estimation of Thermal Contact Resistance between Exhaust Valve and Its Seat of an Air-Cooled Internal Combustion Engine

در موتورهاي احتراق داخلي، با خروج گازهاي بسيار گرم از روي دريچه دود، دريچه و نشيمنگاه آن به دماهاي قابل توجهي مي رسند. براي اجتناب از آسيب رسيدن به دريچه، مطالعه روي نرخ انتقال حرارت تماسي و تأثير متغيرهاي مهم روي آن لازم و ضروري است. در اين پژوهش، به تعيين مقاومت حرارتي تماسي بين دريچه دود و نشيمنگاه پرداخته شده است. بدين منظور يك دستگاه آزمون شامل بستار يك موتور احتراق داخلي هوا خنك مطابق با نياز طراحي و ساخته شده است. آزمون هاي تجربي انجام شده و با استفاده از دماهاي اندازه‌گيري شده و روش برون‌يابي خطي، دماهاي سطوح در نقطه تماس و سپس مقاومت حرارت تماسي در حالت تماس تناوبي بين دريچه دود و نشيمنگاه محاسبه گرديد و اثر برخي از متغيرها از قبيل بسامد تماسي و فشار تماسي بر مقاومت حرارتي تماسي مورد مطالعه قرار گرفت. طبق نتايج بدست آمده، با افزايش فشار تماسي مقاومت حرارتي تماسي كاهش مي‌يابد. همچنين با افزايش بسامد يا كاهش زمان تماس، مقدار مقاومت حرارتي تماسي افزايش مي‌يابد. ميانگين خطاي محاسبه‌شده برابر با 12.96% است.

In internal combustion engines, exhaust valve and its seat gain considerable temperature as the hot gases exit through the exhaust valves. To avoid damage to the valve, the rate of heat transfer should be under control. Because the main part of heat during the contact of the valve and seat transfers through conduction, study on thermal contact conductance and the effect of important parameters on TCR is necessary. In this study, the thermal contact resistance between exhaust valve and seat has been estimated. To accomplish this, a test device including an Air-Cooled internal combustion engine cylinder head was designed and built. This analysis is based on the measured temperatures of sensors located in specific locations of the exhaust valve and the seat. Using the measured temperatures and the method of linear extrapolation, the surface contact temperatures and periodic thermal contact resistance were calculated and the effects of some parameters such as contact frequency and contact pressure on TCR were examined. According to the results, increasing the contact pressure decreases TCR. Also, increasing the contact frequency, TCR increases. The average calculated error is 12.96%.