شبیه‌‏سازی ارتعاش پیچشی چرخ لنگر دو جرمی در یک موتور سه استوانه

مقصودی قره‌بلاغ, قاسم; روحانی بسطامی, عباس; صفرپور, پدرام; عباس‌زاده, یعقوب

doi:10.22034/er.2023.1975293.0

شبیه‌‏سازی ارتعاش پیچشی چرخ لنگر دو جرمی در یک موتور سه استوانه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

² واحد محاسبات مهندسی، شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایران خودرو، تهران، ایران

10.22034/er.2023.1975293.0

چکیده

ارتعاش پیچشی سامانه انتقال قدرت یکی از عوامل مؤثر در خستگی قطعات است. این ارتعاشات عمدتاً در اثر تغییرات دوره‏ای فشار گاز داخل استوانه‏ و نیروهای لختی ناشی از حرکت رفت و برگشتی سازوکار لنگ و لغزنده ایجاد می‌‏شوند. علاوه بر این، به‌منظور کاهش مصرف سوخت، اندازه موتورهای جدید کوچک شده است و در نتیجه به دلیل کاهش تعداد ضربه‏‌های احتراق، ارتعاش آن‌ها افزایش یافته است. یکی از راه‌‏های کاهش این ارتعاشات استفاده از چرخ لنگر دو جرمی است. در این تحقیق، ابتدا گشتاور لختی و گشتاور فشار گاز یک موتور سه استوانه‏ محاسبه شده است. سپس معادلات ارتعاشات پیچشی در حوزه زمان حل شده است. نتایج تحلیل نشان می‏‌دهد که نوسانات سرعت زاویه‌‏ای در جرم ثانویه کاهش می‌‏یابد. همچنین بر اساس الگوی ارتعاش پیچشی دو درجه آزادی، پاسخ‌های بسامدی تحت تحریک سینوسی محاسبه شده است. نتایج نشان می‏‌دهد که در حالت استفاده از چرخ لنگر دو جرمی، تشدید از محدوده کاری موتور دور نگه داشته می‌‏شود. در نهایت، یک مطالعه متغیری بر روی متغیرهای طراحی انجام شده و اثر این متغیرها بر روی دامنه نوسان سرعت زاویه‌ای جرم ثانویه تحلیل شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Simulation of torsional vibrations of dual mass flywheel in a 3-cylinder engine

نویسندگان [English]

Ghasem Maghsoudi Gharehbolagh ¹
Abbas Rohani Bastami ¹
Pedram Safarpour ¹
Yaghoub Abbaszadeh ²

¹ Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

² CAE Department, Irankhodro Powertrain Company (IPCo), Tehran, Iran

چکیده [English]

One of the main factors influencing the fatigue of the components is the torsional vibration of the transmission system. These vibrations are mainly caused by periodic changes in the gas pressure inside the cylinder and the inertial forces due to the reciprocating motion of the crank and slider mechanism. Furthermore, in order to decrease fuel consumption, the new engines have been downsized. Consequently, due to the fewer number of power strokes, the vibration has increased. One way to reduce these vibrations is to use a dual mass flywheel (DMF). In this research, inertia torque and gas pressure torque of a three-cylinder engine are obtained. Then the equations of torsional vibrations in the time domain are solved. It is shown that angular velocity fluctuations in the secondary mass is reduced. Also, according to the torsional vibration model of two degrees of freedom, frequency responses under sinusoidal excitation are calculated. The results show that in the case of using DMF, the resonance is kept away from the working range of the engine. Finally, A parametric study is performed on design parameters and the effects of varying design parameters on oscillation amplitude of the angular velocity of the secondary mass are analyzed.

کلیدواژه‌ها [English]

Dual Mass Flywheel
Torsional Vibration
3-Cylinder Engine

مراجع

[1] J. Kroll, A. Kooy, Dual Mass Flywheel, Encyclopedia of Automotive Engineering, John Wiley & Sons, (2014), ISBN:978-0-470-97402-5.

[2] G. Bourgois, Dual Mass Flywheel for Torsional Vibrations Damping: Parametric Study for Application in Heavy Vehicle, MSc thesis, Chalmers University of Technology, (2016), Gothenburg, Sweden.

[3] L. Chen, W. Shi, Z. Chen, Modeling and experimental study on dynamic characteristics of dual-mass flywheel torsional damper, Shock and Vibration, (2019) 1-13, https://doi.org/10.1155/2019/5808279.

[4] Y. Wang, X. Qin, S. Huang, S. Deng, Design and analysis of a multi-stage torsional stiffness dual mass flywheel based on vibration control, Applied Acoustics, 104 (2016) 172-181, https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2015.11.004.

[5] L. Wramner, Torsional vibrations in truck powertraines with dual mass flywheel having piecewise linear stiffness, The 9th European Nonlinear Dynamics Conference (ENOC), (25-30 June 2017), Budapest, Hungary.

[6] D. Szpica, Modelling of the operation of a Dual Mass Flywheel (DMF) for different engine-related distortions, Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems, 24/6 (2018) 643-660, https://doi.org/10.1080/13873954.2018.1521839.

[7] L. He, Ch. Xia, S. Chen, J. Guo, Y. Liu, Parametric investigation of dual-mass flywheel based on driveline start-up torsional vibration control, Shock and Vibration, (2019) 1-12, https://doi.org/10.1155/2019/3171698.

[8] E. Güllü, A. YILMAZ, H. Gökdağ, Influence of single and dual mass flywheel usage in IC engines on the resonance behavior of the power transmission system, International Journal of Automotive Science And Technology, 3/4 (2019) 102-108, https://doi.org/10.30939/ijastech..629705.

[9] H. Jianjun, Q. Datong, Z. Yusheng, L. Yonggang, Study on Natural Torsional Vibration Characteristics of Dual Mass-Flywheel Radial Spring Type Torsional Vibration Damper, SAE Technical Paper 2009-01-2062, (2009), https://doi.org/10.4271/2009-01-2062.

[10] R. Akbari, S.M. Jafari, Y. Abasszadeh, Dynamic analysis of three-cylinder engine with balancing shaft, The Journal of Engine Research, 60 (2020) 61-75. (in Persian)

[11] G. Wu, H. Wu, X. Chen, The nonlinear characteristics impact of multi-staged stiffness clutch damper on the vehicle creeping, SAE Technical Paper 2016-01-0431, (2016), https://doi.org/10.4271/2016-01-0431.

[12] X. Tang, X. Hu, W. Yang, H. Yu, Novel torsional vibration modeling and assessment of a power-split hybrid electric vehicle equipped with a dual-mass flywheel, IEEE transactions on vehicular technology, 67/3 (2017) 1990-2000, https://doi.org/10.1109/TVT.2017.2769084.