Multi-objective Optimization and Sensitivity Analysis of the Parameters Affecting Sealing Performance of the Piston Rings Face through the Validated Model for the Four-stroke Bi-fuel Engine

سال انتشار: 1401
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 137

فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-15-5_005

تاریخ نمایه سازی: 13 تیر 1401

چکیده مقاله:

A multi-objective optimization study and sensitivity analysis of a SI engine piston-rings pack using dynamics analysis software (AVLExcite Piston&Rings) and optimizer software (modeFRONTIER) are presented. The effects of changing the piston rings' tangential force and face profile on the oil and gas flow behavior inside the piston-rings pack are investigated by calculating the lubrication oil consumption, blow-by, and power losses. The feasibility of the simulation model was determined by comparing it to empirical data obtained from experimental testing of the engine to estimate the amount of oil consumption and blow-by gas flow. Using the statistical modeling algorithm SS-ANOVA, multi-objective optimization investigates the individual and interaction effects of the three rings' tangential forces. This method significantly reduces the time and cost required to find the optimal design, an approach not reported in previous studies. The results showed a strong correlation between simulation and experimental test results, indicating an acceptable match during model validation. Furthermore, the predictions show that tangential forces affect sealing performance; thus, modifying the tangential force resulted in a ۳۰% reduction in oil consumption and less than a ۰.۸ percent increase in friction. Furthermore, the LKZ oil control ring model efficiently reduces oil consumption by ۲۵% while slightly increasing friction (about ۱۰ percent without face coating).

نویسندگان

A. Q. Almansoori

Department Of Mechanical Engineering, Amirkabir University Of Technology, ۴۲۴ Hafez Avenue, Po Box ۱۵۸۷۵-۴۴۱۳, Tehran, Iran

A. Hajialimohammadi

Faculty of Mechanical Engineering, Semnan University, Semnan, ۳۵۱۳۱-۱۹۱۱۱, Iran

S. M. Agha Mirsalim

Department Of Mechanical Engineering, Amirkabir University Of Technology, ۴۲۴ Hafez Avenue, Po Box ۱۵۸۷۵-۴۴۱۳, Tehran, Iran

M. Mehrabivaghar

Engine Labs Unit, Irankhodro Powertrain Company (IPCO), Tehran, ۱۳۹۸۸-۱۳۷۱۱ Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Abu-Nada, E., I. Al-Hinti, A. Al-Sarkhi and B. Akash (۲۰۰۸). ...
  • A novel experimental test rig for simulating of the fuel injection system components behavior under cold conditions [مقاله ژورنالی]
  • Cavallaro, G., F. Demesse and P. D. Masson (۲۰۱۲). Internal ...
  • Clarich, A., M. Carriglio, G. Bertulin and G. Pessl (۲۰۱۶). ...
  • Di Battista, D. and R. Cipollone (۲۰۱۶). Experimental and numerical ...
  • Dolatabadi, N., M. Forder, N. Morris, R. Rahmani, H. Rahnejat ...
  • Elsharkawy, A. A. and S. F. Alyaqout (۲۰۰۹). Optimum shape ...
  • Esser, J. (۲۰۰۲). Oil control rings and their effect on ...
  • Experimental and Numerical Investigation of Friction Coefficient and Wear Volume in the Mixed-Film Lubrication Regime with ZnO Nano-Particle [مقاله ژورنالی]
  • GmbH, A. L. (۲۰۱۶a). EXCITE Piston&Rings –Theory, AVL ...
  • GmbH, M. (۲۰۱۶b). Engine testing, Pistons and engine testing. Springer ...
  • Gunantara, N. (۲۰۱۸). A review of multi-objective optimization: Methods and ...
  • Iijima, N., T. Miyamoto, M. Takiguchi, R. Kai and M. ...
  • Jahromi, H. (۲۰۱۴). Sensitivity analysis of CFD method with modeFRONTIER. ...
  • Jena, S. (۲۰۱۳). Multi-objective optimization of the design parameters of ...
  • Kaliappan, A., S. Mohanamurugan and P. Nagarajan (۲۰۱۹). Numerical investigation ...
  • Kirner, C., J. Halbhuber, B. Uhlig, A. Oliva, S. Graf ...
  • Lu, Y., C. Liu, Y. Zhang, J. Wang, K. Yao, ...
  • Menacer, B. and M. Bouchetara (۲۰۲۰). The compression ring profile ...
  • Mishra, P. C. and S. Kumar (۲۰۱۹). Modeling for design ...
  • Mohiuddin, A., M. Rahman and Y. H. Shin (۲۰۱۱). Application ...
  • Patir, N. and H. Cheng (۱۹۷۹). Application of average flow ...
  • Powertrain, F. M. (۲۰۱۰). Piston ring improves fuel economy and ...
  • Qian, Y., Q. Hu, Z. Li, S. Meng, K. Zhu, ...
  • Rahmani, R., H. Rahnejat, B. Fitzsimons, and D. Dowson (۲۰۱۷). ...
  • Saligheh, A., A. Hajialimohammadi and V. Abedini (۲۰۲۰) Cutting forces ...
  • Smith, E. H. (۲۰۱۱). Optimising the design of a piston-ring ...
  • Soejima, M., Y. Harigaya, T. Hamatake and Y. Wakuri (۲۰۱۷). ...
  • Sohrabiasl, I., M. Gorji-Bandpy, A. Hajialimohammadi and M. A. Mirsalim ...
  • Tian, T., V. W. Wong and J. B. Heywood (۱۹۹۶). ...
  • Turnbull, R., N. Dolatabadi, R. Rahmani and H. Rahnejat (۲۰۲۰). ...
  • Usman, A., T. Ahmad Cheema and C. Woo Park (۲۰۱۵). ...
  • Vaghar, M. M., A. Moosavian and M. A. Ehteram (۲۰۲۱). ...
  • Venkataraman, P. (۲۰۰۹). Applied optimization with MATLAB programming. John Wiley ...
  • Zhang, Z., J. Liu, Y. Tang and X. Meng (۲۰۱۶). ...
  • نمایش کامل مراجع