Eksperymentalne zastosowania nanorurek węglowych w konstrukcji tłokowego silnika spalinowego

Eksperymentalne zastosowania nanorurek węglowych w konstrukcji tłokowego silnika spalinowego

1 opinia

Format:

ibuk

WYBIERZ RODZAJ DOSTĘPU

 

Dostęp online przez myIBUK

WYBIERZ DŁUGOŚĆ DOSTĘPU

6,15

Wypożycz na 24h i opłać sms-em

19,50

cena zawiera podatek VAT

ZAPŁAĆ SMS-EM

TA KSIĄŻKA JEST W ABONAMENCIE

Już od 19,90 zł miesięcznie za 5 ebooków!

WYBIERZ SWÓJ ABONAMENT

Motywację do powstania tej pracy stanowił obserwowany w ostatnich latach intensywny rozwój inżynierii materiałowej w zakresie nanomateriałów, szczególnie nanorurek węglowych. Autor podjął zadanie zbadania skutków zastosowania nanorurek węglowych w konstrukcji wybranych elementów tłokowego silnika spalinowego. Wykonanie tego zadania rozpoczęto od przeprowadzenia wstępnych dwukierunkowych studiów literaturowych, w wyniku czego usystematyzowano wiedzę w zakresie podstawowych właściwości nanorurek węglowych oraz zdefiniowano najbardziej prawdopodobny scenariusz rozwoju konstrukcji przyszłościowych silników spalinowych.
Postawiono cel naukowy, którym jest zbadanie skutków zastosowania nanorurek węglowych w konstrukcji wybranych elementów silnika. Osiągnięcie celu naukowego pośrednio przybliża do celu utylitarnego, którym jest ukierunkowanie badań aplikacyjnych przez wskazanie takich obszarów zastosowań nanorurek węglowych, które umożliwią dalszy rozwój konstrukcji silnika i będą efektywne kosztowo.
Pierwszy etap zasadniczej części pracy stanowił wybór obszaru eksperymentalnych zastosowań nanorurek węglowych w konstrukcji tłokowego silnika spalinowego. Przeprowadzono ukierunkowany przegląd literatury w zakresie wyników badań właściwości nanorurek w zastosowaniach funkcjonalnie zbliżonych do wybranych elementów silnika: reaktora katalitycznego i powierzchni nośnej tłoka. Obydwa zaproponowane rozwiązania stanowią próbę wykorzystania unikalnych cech nanorurek węglowych, którymi są niezwykle rozwinięta powierzchnia i korzystne właściwości tribologiczne. W odniesieniu do reaktora katalitycznego oczekiwano zwiększenia powierzchni czynnej nanocząstek katalizatora – platyny naniesionej na warstwę nanorurek węglowych. Pokrycie powierzchni nośnej tłoka warstwą nanorurek węglowych miało na celu przede wszystkim ograniczenie strat tarcia pracującego silnika.
Zasadnicza część pracy polegała na zbudowaniu i zbadaniu właściwości eksperymentalnego reaktora katalitycznego i eksperymentalnego tłoka. Eksperymentalny reaktor poddano badaniom w laboratorium fizykochemicznym i badaniom silnikowym. W laboratorium fizykochemicznym wykonano między innymi liczne badania struktury powierzchni reaktora z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego oraz określono wielkość powierzchni czynnej reaktora. Badania silnikowe przeprowadzono w zasadniczej części w hamowni silnikowej; ich wyniki były na bieżąco analizowane i stanowiły podstawę do budowania kolejnych, ulepszonych wersji eksperymentalnego reaktora katalitycznego. Cykl badań reaktora zamykają testy wybranych wersji, przeprowadzone w warunkach hamowni podwoziowej zgodnie z procedurą homologacyjną. Badania tłoków eksperymentalnych miały również charakter wieloetapowy. Podobnie jak w przypadku reaktora, wyniki testów pierwszych wersji stanowiły przesłankę do ulepszeń kolejnych partii tłoków. Zasadniczą część badań stanowiło porównanie strat tarcia tłoków eksperymentalnych i tłoków standardowych. Badania porównawcze przeprowadzono z wykorzystaniem zbudowanego przez autora stanowiska symulacyjnego, którego główny element stanowi silnik spalinowy z napędem zewnętrznym. Liczne dodatkowe badania miały na celu precyzyjne określenie kształtu i chropowatości współpracujących powierzchni tłoków i cylindrów przed badaniami silnikowymi i po ich zakończeniu. W badaniach tych wykorzystano maszynę współrzędnościową, profilograf i precyzyjną średnicówkę. Po zakończeniu badań silnikowych wykonano badania obrazowe powierzchni nanorurek z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu skaningowego. W wyniku przeprowadzonych prac stwierdzono między innymi, że zastosowanie nanorurek węglowych w strukturze warstwy pośredniej reaktora katalitycznego prowadzi do radykalnego zwiększenia jego aktywności w odniesieniu do cząstek stałych. Z kolei pokrycie powierzchni nośnej eksperymentalnych tłoków warstwą nanorurek umożliwiło bardzo duże zmniejszenie strat tarcia w szerokim zakresie warunków pracy silnika.
Wykonane prace badawcze umożliwiły wskazanie obszarów nowych zastosowań nanorurek węglowych. Uzyskane wyniki pozwalają ukierunkować przyszłościowe badania na filtry cząstek stałych i wielowarstwowe, funkcjonalnie wyspecjalizowane pokrycia powierzchni nośnej tłoków.


Liczba stron178
WydawcaWydawnictwo Politechniki Poznańskiej
ISBN-13978-83-7775-272-2
Numer wydania1
Język publikacjipolski
Informacja o sprzedawcyRavelo Sp. z o.o.

Ciekawe propozycje

Spis treści

  Streszczenie    5
  Wykaz skrótów i oznaczeń    7
  1. Wstęp    11
  2. Tendencje rozwojowe w konstrukcji tłokowych silników spalinowych jako czynnik stymulujący zastosowania nowych materiałów    14
  2.1. Uwarunkowania i perspektywy rozwoju silników spalinowych    14
  2.2. Downsizing silnika    16
  3. Nanorurki węglowe    23
  3.1. Nanorurki węglowe jako alotropowa odmiana węgla    23
  3.2. Budowa i właściwości nanorurek węglowych    24
  3.3. Wybrane metody wytwarzania nanorurek węglowych    29
  3.4. Wpływ nanorurek węglowych na organizm człowieka    31
  4. Cel, zakres i charakterystyka oczekiwanych rezultatów pracy    33
  4.1. Cel pracy    33
  4.2. Zakres pracy    34
  4.2.1. Wybór obszaru zastosowań nanorurek węglowych    34
  4.2.2. Charakterystyka oczekiwanych rezultatów    35
  4.2.3. Etapy pracy i rodzaje prowadzonych badań    36
  5. Wykorzystanie unikalnych właściwości nanorurek węglowych do kształtowania cech funkcjonalnych wybranych elementów konstrukcyjnych silnika    39
  5.1. Zastosowanie nanorurek w konstrukcji reaktora katalitycznego    39
  5.1.1. Budowa i warunki pracy reaktora katalitycznego    39
  5.1.2. Badania nanorurek węglowych w zastosowaniach zbliżonych funkcjonalnie do silnikowego reaktora katalitycznego    44
  5.2. Zastosowanie nanorurek na powierzchni nośnej tłoka    55
  5.2.1. Warunki pracy powierzchni nośnej tłoka i przewidywane korzyści wynikające z zastosowania nanorurek węglowych    55
  5.2.2. Konstrukcyjne i eksploatacyjne uwarunkowania nasilające efekt tarcia mieszanego    58
  5.2.3. Badania właściwości nanorurek węglowych w zakresie tarcia i tłumienia drgań    63
  5.2.4. Materiał tłoka i powłoki stosowane w produkcji seryjnej    68
  6. Zastosowanie nanorurek węglowych w konstrukcji utleniającego reaktora katalitycznego    76
  6.1. Koncepcja eksperymentalnego reaktora katalitycznego    76
  6.2. Budowa eksperymentalnego reaktora katalitycznego    77
  6.3. Pozasilnikowe testy badawczego reaktora katalitycznego    80
  6.4. Badania silnikowe    84
  6.4.1. Cel i strategia badań silnikowych    84
  6.4.2. Badania w hamowni silnikowej    86
  6.4.3. Badania w hamowni podwoziowej    98
  7. Zastosowanie nanorurek węglowych na powierzchni nośnej tłoka    105
  7.1. Koncepcja tłoka eksperymentalnego    105
  7.2. Przygotowanie tłoków eksperymentalnych    106
  7.3. Badania tłoków eksperymentalnych    109
  7.3.1. Cel, zakres i metody badań    109
  7.3.2. Pierwszy etap badań – pomiary tłoków przed pokryciem nanorurkami    111
  7.3.3. Drugi etap badań – pomiary tłoków przed montażem w silniku    114
  7.3.4. Trzeci etap badań – badania silnikowe    121
  7.3.5. Czwarty etap badań – ocena zużycia warstwy nanorurek i gładzi cylindra    138
  8. Wnioski końcowe i podsumowanie    148
  8.1. Omówienie badań eksperymentalnego reaktora katalitycznego    148
  8.2. Wnioski wynikające z badań eksperymentalnego reaktora katalitycznego    149
  8.3. Omówienie badań tłoków eksperymentalnych    150
  8.4. Wnioski wynikające z badań tłoków eksperymentalnych    151
  8.5. Podsumowanie    152
  9. Kierunki dalszych badań i nowe zastosowania nanorurek węglowych    153
  Literatura    156
  Załącznik 1    167
  Załącznik 2    168
  Załącznik 3    169
  Załacznik 4    170
  Załącznik 5    171
RozwińZwiń
W celu zapewnienia wysokiej jakości świadczonych przez nas usług, nasz portal internetowy wykorzystuje informacje przechowywane w przeglądarce internetowej w formie tzw. „cookies”. Poruszając się po naszej stronie internetowej wyrażasz zgodę na wykorzystywanie przez nas „cookies”. Informacje o przechowywaniu „cookies”, warunkach ich przechowywania i uzyskiwania dostępu do nich znajdują się w Regulaminie.

Nie pokazuj więcej tego powiadomienia