بررسي تجربي انتقال حرارت در پرخوران موتور بنزيني به وسيله دوربين حرارتي

Experimental Study of Heat Transfer in Turbocharger of Gasoline Engine using thermal camera

انتقال حرارت نقش بسزايي در عملكرد پرخوران موتورهاي بنزيني بازي مي نمايد بطوري كه اين ميزان انتقال حرارت تاثير زيادي بر قطعات سيستم روانكاري و تنجار مي گذارد. روش متداول جهت شبيه سازي موتور بر اساس استفاده از نمودارها و نقشه هاي عملكردي ديناميك گاز يك بعدي پرخوران مي باشد كه به تنهايي روش مناسبي براي تعيين مقادير كيفي و كمي انتقال حرارت نمي باشد. در اين پژوهش بررسي تجربي توزيع دماي بدنه پرخوران موتورهاي بنزيني با استفاده از دوربين حرارتي انجام شد. لازم به ذكر است، توزيع حرارتي بسيار پيچيده قطعات پرخوران تنها به وسيله دوربين حرارتي قابل بررسي مي باشد كه در اين تحقيق با دقت زيادي اجرايي شد. به منظور تعيين ضريب تشعشع حرارتي محفظه هاي پرخوران و اعتبارسنجي نتايج دوربين حرارتي مجموعه اي از حسگرهاي دما بر روي محفظه گردا، محفظه تنجار و محفظه ياتاقان پرخوران نصب شدند تا دماي سطوح محفظه ها اندازه گيري شوند. در اين پژوهش، توزيع دما، بدنه پرخوران موتورهاي بنزيني به كمك دوربين حرارتي در نقاط مختلف كاري تعيين و اثر آنها بر بدنه گردا، تنجار و ياتاقانها مطالعه گرديده است. بر اساس نتايج، دماي بيشينه محفظه گردا 750 درجه سانتيگراد شده كه ارتباط مستقيمي با دماي گازهاي خروجي موتور دارد. دماي محفظه تنجار نيز تا دماي 170 درجه سانتيگراد خواهد رسيد. در ضمن دماي محفظه ياتاقان در مناطق نزديك به محفظه گردا بيشتر از ناحيه مجاور به محفظه تنجار مي باشد.

Heat transfer plays a significant role in the performance of the turbocharger engine, so that the amount of heat transfer greatly affects the components of the lubrication system and the compressor. The conventional method for simulating the engine is based on the use of one-dimensional gas dynamic and performance diagrams of a turbocharger, which alone is not a suitable method for determining the quantitative and qualitative transfer temperatures. In this research, thermal investigation of gasoline engine turbocharger is performed using thermal imaging camera. Hence, according to the complex temperature distribution of turbocharger housing, it is only achievable with infra-red camera (thermal camera). In order to specify emissivity factor of turbocharger housings and the camera data validation, temperature sensors are mounted inside wall of turbine, compressor and bearing housings to measure temperature of turbocharger while running in engine test cell. In this research, temperature distribution of turbocharger are studied with IR camera in some engine working conditions and their effects on turbine, compressor and bearings are investigated. Results show that maximum temperature of turbine housing wall is 750°C which has linear dependency to exhaust gas temperature, and also, to compare the reading temperature of the temperature sensor with the camera, take a photo of the location of the temperature sensor. Maximum temperature of compressor housing reach 170°C. Also, temperature of turbocharger bearing surfaces which are near to the turbine section is higher.