Improving the anti-polishing ring design for diesel engine

Vid drift av en dieselmotor skapas kontinuerligt små mängder avlagringar som sedan kan forma ett hårt lager kallat koks. Kokset bildas vid kontakt med heta ytor och ett sådant område är toppland, längst upp på utsidan av kolven. När lagret blir tillräckligt tjockt skrapar det insidan av cylindern vilket påverkar ytan negativt samtidigt som den blir ojämn. Oljeförbrukningen ökar dessutom, då den olja som finns på insidan av cylindern trycks uppåt och därmed förbränns i förbränningsrummet. För att få bukt med problemet har Scania infört en så kallad saverring. Denna sitter längst upp i cylindern i höjd med vändpunkten för kolvens toppland. Genom att den har en mindre inre diameter än cylindern skrapar den bort koks från toppland innan lagret blir så tjockt att det når cylinderväggen. Målet med arbetet som utförts på Scania är att förbättra designen på saverringen så att den ger upphov till så lite tomma volymer som möjligt. Dessa kallas dödvolymer och påverkar motorns egenskaper negativt, framförallt genom att bränsleförbrukningen ökar. Scania vill också att eventuella alternativ till saverring som dyker upp under arbetets gång redovisas. Saverringen delades upp i olika områden där varje område undersöktes för att försöka minska dödvolymen så långt som möjligt. De nuvarande dödvolymerna togs fram i ett 3d-modelleringsprogram och förslag gjordes för att minska dessa. Parametrar som funktion, dödvolym, robusthet och påverkan på kostnad togs i beaktande för att komma fram till en så optimal lösning som möjligt. Kontinuerlig kontakt med tillverkaren av saverringen säkerställde att de ändringar som föreslogs var genomförbara. Om den nuvarande symmetrin på saverringen ändras behövs ett sätt att säkerställa att den monteras rätt vid produktion, förslag jämfördes mot varandra för att hitta den bästa lösningen. Ett designförslag på saverringen som minskar dödvolymerna med 56,4 % och därmed bränsleförbrukningen med ca 0,125 % togs fram. Slutsatsen är att saverring är den effektivaste lösningen och att en designförändring kan göras för att förbättra lösningen ytterligare.A diesel engine in operation continuously generate small amounts of deposits, which then can form a hard carbon based buildup called coke. The coke is formed in contact with surfaces with high temperature, one of which is the piston top land. When the buildup is thick enough it reaches the inside of the cylinder where it creates friction and thereby polishes the surface. This has a negative effect on the properties of the surface, while it in addition creates an irregular diameter of the cylinder. Oil consumption also increases when oil on the inside of the cylinder is pushed upwards to the combustion chamber by the buildup. To solve this problem Scania introduced an anti-polishing ring. This is located in a seat at the top of the cylinder, at the same height as top dead center on the piston top land. By having a smaller inner diameter than the cylinder, the anti-polishing ring is able to scrape off coke on top land before it reaches the cylinder wall. The aim of this thesis carried out at Scania is to improve the anti-polishing ring design by mainly reducing crevice volumes caused by it. The crevice volumes primarily increase fuel consumption and should therefore be avoided. Alternatives to the anti-polishing ring are also to be documented. The anti-polishing ring was divided into sub features, where every feature was examined to reduce the amount of crevice volume that it causes. Function, crevice volume, robustness and cost was taken into consideration when designing a new anti-polishing ring. Continuous contact with the manufacturer ensured that changes being made were still possible to manufacture. If the existing symmetry of the anti-polishing ring is changed, a means to guarantee that the ring is always assembled correctly needs to be implemented. Several suggestions where compared to find the best solution to the problem. An improved design of the anti-polishing ring is suggested that reduces the crevice volumes by 56,4 % and thereby the fuel consumption by approximately 0,125 %. The conclusion is that the anti-polishing ring is the most effective solution and that the design proposed improves it furthermore