بررسي حرارتي لايي بستار چندلايه فلزي به روش تجربي

Thermal analysis of multiple layers steel(MLS) cylinder head gasket via test

در طراحي موتورهاي جديد بمنظور كاهش وزن و ماده موتور، استوانه هاي مجاور به هم نزديك­تر شده و ضخامت پل بين آنها كاهش يافته است. اين امر اهميت كاركرد لايي بستار را بيشتر كرده و طراحي آن نسبت به گذشته حساس­تر شده است كه منجر به انتخاب طرح­ها و مواد جديدتر در اين قطعه شده است. بنابراين تحليل لايي هاي بستار قبل از ساخت آن­ها، اهميت بيشتري پيدا كرده است. با توجه به اينكه در طراحي اين لايي ها، بار حرارتي از مهم­ترين بارها است، تحليل دمايي اين قطعه لازم و مهم است. رشد روز افزون شبيه­ سازي­هاي رايانه­اي و تحليل به روش اجزاي محدود و همچنين پايين بودن هزينه اين نوع تحليل­ها نسبت به روش­هاي تجربي، موجب شده كه اغلب بررسي­هاي لايي بستار به اين روش باشد. در اين مقاله با روش تجربي و با كاشت حسگر در هفت نقطه از لايي بستار يك موتور بنزيني 4 استوانه، دماي لايي در نقاط مختلف اندازه­گيري شده است. همچنين تاثير سرعت موتور، بار موتور، دماي سيال خنك­كاري و نوع سوخت (بنزين و گاز طبيعي) بر روي دماي لايي بررسي­ شده است. نتايج نشان مي­دهد كه دماي نقاط بين استوانه ها با افزايش سرعت موتور افزايش قابل توجهي دارد اما دماي نزديك استوانه ها تقريبا ثابت مي­ماند كه اين رفتار در هر دو دماي سيال خنك­ كاري (90 و 115 درجه سلسيوس) و هر دو سوخت وجود دارد. همچنين با تغيير سوخت از بنزين به گاز طبيعي، دماها در حدود 10 درجه سلسيوس افزايش مي­يابد. بيشترين دما در بين استوانه هاي 2 و3 مشاهده شد.

Engine new design has leaded to decreasing weight and material so cylinders get near together and cylinder bridges become thinner. In this design the function of the cylinder head gasket (CHG) could be important more than before. In CHG design, the thermal load is one of the important loads and its analysis is necessary. The extensive use of finite element method (FEM) and its low cost, directs more of the cylinder head analysis to this method. In this paper thermal analysis of the CHG of a 4 cylinder bi-fuel engine was done via experimental method and 7 thermocouples was installed on different position of CHG. The effects of engine speed, load, coolant temperature and fuel type (gasoline or CNG) on CHG temperature has been investigated. The results shown that temperature of cylinder bridges increased with increasing engine speed and load but at the around of cylinders, CHG temperature is stable. This result was repeated with both fuels and both coolant temperatures (90 °C and 115 °C). The CHG temperature was increased about 10 °C with switching fuel from gasoline to CNG. The maximum temperature of CHG was between cylinders 2 and 3.