The aim of this diploma work is to design moving parts of the five cylinder inline diesel engine with given parameters, then to balance centrifugal forces and moments and design viscous torsional vibrations damper and calculate forced oscilations without the damper as well as with the damper. The designed parts are put to stress analyse by finite elements method. My design is based on similar construction of four cylinder engine Zetor.

The aim of this thesis is to find out the influence of eccentricity of crank mechanism on the duration of the force between the piston and the cylinder liner. At the same time I wanted to find out its influence on the balance of the whole system. It is important to design the balance for the selected value of the eccentricity and subsequently put through the crank shaft to stress analysis with torsional vibrations. I got so interested in this problem that in addition to the whole topic I designed a torsional vibration damper.

The goal is to investigate the influence of eccentricity on the force between the piston and the cylinder liner and the influence on balancing of the crank mechanism. For a selected eccentricity suggest a balancing method and perform stress analysis of crankshaft considering torsional vibration. Eccentricity is chosen by the ratio of centric and eccentric mechanism of friction work. The paper shows the effect of eccentricity on the selected kinematics values. Stress analysis is done in the software ANSYS. Using selected eccentricity the friction work was reduced by 10 %.

The purpose of this thesis is to evaluate the influence of eccentricity of crank mechanism to the force between the piston and the cylinder liner for appointed crank mechanism. Furthermore the influence of eccentricity to balancing crankshaft is verified and for selected value of eccentricity is realized balance. For the construction check was realized stress analysis of crank mechanism included torsion vibration.

Mit dieser wissenschaftlichen Arbeit wurde eine geschlossene Kette von Versuchsträger und Messtechniken geschaffen, die eine detaillierte und grundlegende Analyse der dieselmotorischen Gemischbildung und Verbrennung von der Ausbildung des Sprays in der kalten Einspritzkammer über die Detektion der Kraftstoffverdampfung in der heißen Einspritzkammer und der spektralen Analyse der Verbrennung des Kraftstoffes in den verschiedenen Wellenlängenbereichen im Transparentmotor ermöglichen. Für eine richtige Interpretation der optischen Messungen ist die quantitative Analyse des Verbrennungsprozesses im Einzylinder-Forschungsmotor hinsichtlich der Abgasemissionen und des Wirkungsgrades der Verbrennung unentbehrlich. So zeigte die optische Grundvermessung der Einspritzdüsen mit den unterschiedlichen Spritzlochgeometrien in der kalten Einspritzkammer unter der Anwendung der Streulichtmesstechnik eine sehr gute Strahlsymmetrie des Sprays während des Einspritzvorganges und eine sehr gute Reproduzierbarkeit der Einspritzvorgänge. Dies liegt unter anderem in der Bauform der Einspritzdüse mit Sackloch begründet. Weiterhin wurde festgestellt, dass eine Erhöhung des Durchflusskoeffizienten des Spritzloches ein kompakteres Spray mit einer höheren Eindringgeschwindigkeit und düsenfernerem Strahlaufbruch generiert. Die Versuche zum Verdampfungsverhalten des Kraftstoffsprays in der heißen Einspritzkammer unter Einsatz der kombinierten Streulicht- und Schattenmesstechnik zeigten für die Spritzlochgeometrien mit erhöhtem Durchflusskoeffizienten eine Verlagerung des verdampften Kraftstoffvolumens in düsenferne Gebiete und eine Erhöhung der Eindringtiefe des flüssigen Kraftstoffes. Die Anwendung der Streulichtmesstechnik zur Detektion des flüssigen Kraftstoffes und der Einsatz von Kamerasystemen zur Erfassung des Eigenleuchtens im ultravioletten Spektralbereich und im sichtbaren Spektralbereich der Verbrennung im Transparentmotor belegen eine deutliche Intensivierung des Strahlaufbruchs in düsenfernen Bereichen für die Einspritzdüsen mit steigendem Durchflusskoeffizienten. Das führt zu einer verbesserten Gemischaufbereitung unter der Ausnutzung des in diesen Gebieten vermehrt zur Verfügung stehenden Sauerstoffes. Im Emissionspunkt mit hohem Einspritzdruck wird die Brennraumwand intensiv in die Gemischaufbereitung und die Verteilung des Kraftstoffdampf-Luft-Gemisches eingebunden. Die Einführung zusätzlicher motorrelevanter Parameter wie Voreinspritzung und Abgasrückführung im Emissionspunkt verdeutlichen die Möglichkeit der Absenkung der Rußemissionen beim Einsatz von Spritzlöchern mit erhöhtem Durchflusskoeffizienten. In diesen Betriebspunkten mit geringer Motorlast wird mit der weiteren Optimierung der Strömungsverhältnisse im Spritzloch durch den Einsatz der ks-Spritzlochgeometrie die Gemischbildung und Verbrennung so intensiviert, dass eine nochmalige Senkung der Rußemissionen erzielt werden konnte. Durch den Einsatz von Einspritzdüsen mit ks-Spritzlochgeometrie kann gegenüber Einspritzdüsen mit konischen Spritzlöchern eine positive Beeinflussung der dieselmotorischen Gemischbildung und Verbrennung in allen untersuchten Lastpunkten nachgewiesen werden. So erzielt man im Schwärzungspunkt mit der Erhöhung des Durchflusskoeffizienten sinkende Rußemissionen und eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Verbrennung. Im Leistungspunkt konnte ein Abnehmen der Rußemissionen bei einem vergleichbaren Wirkungsgrad der Verbrennung festgestellt werden. Die durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass die Spritzlochgeometrie der Einspritzdüse einen wichtigen Parameter darstellt, die Wechselwirkung des Sprayaufbruchs und die Ausnutzung der Ladungsbewegung im Brennraum mit der Interaktion des aufbereiteten Kraftstoffes an der Brennraumwand so zu steuern, dass die Abgasemissionen schon innermotorisch gesenkt und der Aufwand an Abgasnachbehandlungssystemen auf ein Minimum reduziert werden kann.

Due to increased demands on fuel economy the question of a more intelligent engine control for driving a truck-mounted crane has been raised. The aim of this thesis is to develop a new engine control for crane driving. The primary concern for the new engine control is fuel economy, but other factors, such as driver environment and drivability, have been taken into consideration as well. A literature study investigating engine control in construction machines has also been carried out and the results are presented in this report. Due to the fact that the hydraulic control system as well as the diesel engine control system is designed by the same construction machine manufacturer, more complex control strategies are utilized in these applications. In order to test the new control strategy a full-scale test has been carried out on a Scania truck with a crane from Hiab. The results point towards lower fuel consumption, better driver experience and lower noise levels. Some of the control features of the new control are suggested to be placed in the crane, and some in the truck. Only a small expansion of the communication between truck and crane would be necessary in order for the new control strategy to work. The experiences from the literature study point on several features utilized in construction machines that could be implemented in the crane control of the future. / På grund av ökade krav på minskad bränsleförbrukning har frågan om en förbättrad motorstyrning vid krankörning av lastbilsmonterade kranar blivit aktuell. Målet för detta examensarbete är att utveckla en ny motorstyrning anpassad för krankörning. I första hand syftar den nya motorstyrningen till att minska bränsleförbrukningen, men även andra faktorer såsom förarmiljö och körbarhet har tagits hänsyn till. En litteraturstudie om motorstyrning i hydrauliska grävmaskiner och andra hydrauliska maskiner har också utförts och resultatet finns presenterat i denna rapport. Eftersom det hydrauliska styrsystemet såväl som dieselmotorstyrsystemet är sammansatt hos en och samma tillverkare används mer komplicerade styralgoritmer i dessa tillämpningar. För att testa den nyutvecklade motorstyrningen har fullskaletest utförts på en Scanialastbil utrustad med en kran från Hiab. Resultaten pekar på lägre bränsleförbrukning, bättre förarupplevelse och lägre ljudnivå. Somliga av funktionerna i den nya styrningen föreslås placeras i lastbilen och andra i kranen. Bara en mycket liten utvidgning av kommunikationen mellan kran och lastbil skulle behövas för att denna styralgoritm skulle fungera. Lärdomarna ifrån litteraturstudien visar på att flera av de styrfunktioner som används ibland annat grävskopor skulle kunna komma till nytta i motor- och kran styrningen i en lastbilsmonterad kran i framtiden.

Reducing the heat losses in heavy-duty diesel engines is of importance for improving engine efficiency and reducing CO2 emissions. Depositing thermal barrier coatings (TBCs) onto engine components has been demonstrated to have great potential to reduce heat loss from the combustion chamber as well as from exhaust components. The overall aim of this thesis is to evaluate the thermal cycling lifetime and thermal insulation properties of TBCs for the purpose of reducing heat losses and thermal fatigue in heavy-duty diesel engines. In the thermal cycling test inside exhaust manifolds, nanostructured yttria-stabilized zirconia (YSZ) performed best, followed by YSZ with conventional microstructure and then La2Zr2O7. Forsterite and mullite could not withstand the thermal cycling conditions and displayed large cracks or spallation. Two sol-gel composite coatings displayed promising thermal cycling performance results in a furnace test under similar conditions. Thermal cycling testing of YSZ coatings having different types of microstructure, in a furnace at temperatures up to 800°C, indicated that the type of microstructure exerted a great influence. For the atmospheric plasma sprayed coatings, a segmented microstructure resulted in the longest thermal cycling lifetime. An even longer lifetime was seen for a plasma spray–physical vapour deposition (PS-PVD) coating. In situ heat flux measurements inside the combustion chamber indicated that plasma-sprayed Gd2Zr2O7 was the TBC material providing the largest heat flux reduction. This is explained by a combination of low thermal conductivity and high reflectance. The plasma-sprayed YSZ and La2Zr2O7 coatings provided very small heat flux reductions. Long-term testing indicated a running-in behaviour of YSZ and Gd2Zr2O7, with a reduction in heat flux due to the growth of microcracks in YSZ and the growth of macrocracks in Gd2Zr2O7. / <p>QC 20170821</p>

I jämförelse med sina föregångare, har moderna lastbilsmotorer genomgått en betydandeutveckling och har utvecklats till effektiva kraftmaskiner med låga utsläpp genom införandet avavancerade avgasbehandlingssystem. Trots att de framsteg som gjorts under utvecklingen av lastbilsmotorer har varit betydande, så framhäver de framtida förväntningarna vad gällerprestanda, bränsleförbrukning och emissioner behovet av snabba samt storskaliga förbättringar av dessa parametrar för att förbränningsmotorn ska fortsätta att vara konkurrenskraftig och hållbar. Utmaningen i att uppfylla dessa till synes enkla krav är den invecklade, ogynnsammabalansgång som måste göras mellan parametrarna. Förbränningsmotorns kärna är förbränningsprocessen, som i sin tur är kopplad till motorns luftbehandlings- och bränsleregleringssystem. I denna studie undersöks Millercykeln som en potentiell lösning till att nå de motstridiga kraven för framtida lastbilsmotorer, framförallt med fokus på potentialen att förbättra prestandan samtidigt som NOx-emissionerna hålls på konstantnivå. Traditionellt har utvärderingen av Millercykeln utförts på encylindriga forskningsmotorer, vilket också har utgjort utgångspunkten i denna studie. Även om studier på flercylindriga simuleringsmodeller och forskningsmotorer har gjorts med konstanta inställningar för Millercykeln, så utförs de inte i samband med undersökningar av encylindriga motorer. Dessutom så möts inte kraven från insugssystemet på samma sätt mellan de olika motorkonfigurationerna. Denna studie undersöker och jämför potentialen för ökad prestanda med Miller-cykeln mellan encylindrig och flercylindrig motorkonfiguration för en lastbilsmotor med ett tvåstegs turboladdningssystem, som representerar ett realistiskt insugssystem som möjliggör implementeringen av Millercykeln. För att undersöka motorprestationen så används i denna studie den kommersiella mjukvaran GT-Power. Ytterligare resultat från studien innefattar kvantifiering av prestandakraven för ett högeffektivt tvåstegs turboladdningssystem och dess inverkan på temperaturen i inloppet till avgasbehandlings-systemet. En kvalitativ förståelse av betydelsen av interaktionen mellan cylindrar och effekten på cylinder-cylinder variationer med Millercykel utfördes också i simuleringar med flercylindrig motorkonfiguration. Studien utvärderade Millertiming inom ett intervall på -90 till +90 graders vev vinkel från utgångsvinkeln för stängning av insugsventilen. Utvärderingen utfördes vid systemjämvikt vid en fullastpunkt (1000RPM), där basfallet för både encylindrig och flercylindrig motor för utvärdering av Millercykeln var det välkända fallet med konstant specifik NOx. Ett ytterligare fall framhäver NOx-reduktionspotentialen med Miller vid konstant EGR-flöde på en encylindrig konfiguration. Fallen med ökad prestation realiserades genom att öka lufttillförseln, bränslemängden och det geometriska kompressionsförhållandet. Maximal prestandaökning observerades i fallet med ökad bränslemängd, och endast i detta fall utvärderades även konfigurationen med fler cylindrar för jämförelse av prestationsförbättringen med en encylindrig motsvarighet med Millertiming. Den flercylindriga motorn innefattade EGR som en lågtryckskrets, och medan detta antagande förenklade i avseende på modellering och kontroll, så var det till fördel för konfigurationen meden flercylindrig motor (jämfört med encylindrig) på grund av reducerade pumpförluster. Som påföljd gjordes en jämförande undersökning med encylinder-modellen med motsvarande mottryck för flercylinder-modellen inställt som gränsvärde. Resultaten visar att encylindermodellen representerar medelvärdet för cylindrarna i flercylinder-motorn när lämpligagränsvillkor tillämpas som kontrollparametrar. Studien ger en grund för jämförelse av Millertiming på encylindrig samt flercylindriga konfigurationer, samtidigt som kraven på insugssystemet fastställs och utgör en utgångspunkt föratt utvärdera Millercykeln och bestämma insugssystemets krav för hela motorns arbetsområde. / Modern heavy-duty engines have undergone considerable development over their predecessors and have evolved into efficient performance machines with a reducing emission footprint through the incorporation of advanced aftertreatment systems. Although, the progress achieved in heavy-duty engine development has been significant, the future expectation from heavy-duty engines in terms of performance, fuel consumption and emissions stresses the need for rapid large-scale improvements of these metrics to keep the combustion engine competitive and sustainable. The challenges in resolving these apparently straightforward demands are the intricate unfavourable trade-off that exists among the target metrics. The core of the combustion engine lies in the combustion process which is inherently linked to the air handling and fuel regulating systems of the engine. This study explores adopting the Miller cycle as a potential solution to the conflicting demands placed on future heavy-duty engines with an emphasis on the performance enhancement potential while keeping the specific NOX emission consistent. Traditionally, evaluation of the Miller cycle is performed on single-cylinder research engines and formed the starting point in this study. While studies on full-engine simulation models and test engines with fixed Miller timing have been evaluated, they appear to be performed in isolation of the favoured single-cylinder approach. Additionally, the charging system requirements are not consistently addressed between the two approaches. This study investigates and contrasts the performance enhancement potential of the Miller cycle on single-cylinder and serial enginemodels of a heavy-duty engine along with a two-stage turbocharging system to represent a realistic charging system that enables implementation of Miller timing. The commercial engine performance prediction tool GT-Power was used in this study. Additional outcomes of the study included quantifying the performance demands of a high efficiency two-stage turbocharging system and its impact on the inlet temperature of the exhaust aftertreatment system. A qualitative understanding of the significance of cylinder interaction effects on cylinder-cylinder variations with Miller timing was also performed on the serial engine cases. The study evaluated Miller timing within a range of -90 to +90 CAD from the baseline intake valve close angle. The evaluation was performed at steady-state operation of the engine at one full load point (1000RPM) wherein both the single-cylinder and serial engine Miller evaluation included a base case which characterises the Miller effect for constant specific NOX. An additional case highlights the NOX reduction potential with Miller for a constant EGR rate on the single-cylinder configuration. The performance enhancement cases were realised by increasingthe air mass, fuel mass and the geometric compression ratio. Maximum performance increase was observed in the increased fuel mass case and only this case was evaluated on the serial engine for contrasting single-cylinder and serial engine performance enhancement with Miller timing. The serial engine incorporated EGR as a low-pressure circuit and while this simplified modelling and controller considerations, it led to biasing of results in favour of the serial engine configuration (over the single-cylinder) due to reduced pumping loss. A subsequent comparison case was evaluated on the single-cylinder model with backpressure settings from the serial engine model. The results show that the single-cylinder model is representative of the cylinder averaged responses of the serial engine when appropriate boundary conditions are imposed as controller targets. The study provides a basis for contrasting Miller timing on single-cylinder and serial configurations while determining the charging system requirements and presents a starting point to evaluate Miller timing and determine air system demands over the entire engine operating range.

No description available.

No description available.