THE COURSES OF THE CHARACTERISTICS OF SPARK IGNITION ENGINES FOR FUELLING WITH PETROL AND LPG GAS IN THE DYNAMIC CONDITIONS OF MOTION

Transkrypt

1 Journal of KONES Powertrain and Tranport, Vol. 13, No. 1 THE COURSES OF THE CHARACTERISTICS OF SPARK IGNITION ENGINES FOR FUELLING WITH PETROL AND LPG GAS IN THE DYNAMIC CONDITIONS OF MOTION Kaziierz M. Roanizyn Univerity of Bielo-Biaa ul. Willowa 2, Bielo-Biaa, Poland tel./fax: e-ail:roanizyn@ath.bielo.pl Abtract Thi paper analye and evaluate the dynaic peed characteritic calculated fro the tied value of the acceleration of 2 car fuelled in by petrol and liquefied LPG ga. One of the two car wa factory fitted with a carburettor, the other one wa factory fitted with a ultipoint injection yte. Both car were then fitted with put-on type LPG ga fuelling yte. The ipact of the fuel type on the curve of torque generated by the engine in dynaic condition and their reference to peed characteritic for teady operational condition. The chea of a ga fuelled yte for a car with carburettor petrol yte and the chea of ga fuelled yte for a car with an engine with ultipoint petrol injection i preented in the paper. Tet reult involve variability of torque generated by the engine of the car with carburettor power upply petrol in the function of the rotational peed at accelerating the otion on IV and V gear, and the variability torque generated by the engine of the car upplied of MPI in the function of the rotational peed at accelerating the otion on IV and V gear. Building of feed ga intallation caue the eential decreaing of the engine power epecially at higher rotational peed for the car-upplied tandard with the carburettor, whereat thi decreaing applie both feed petrol a and ga. However building of the feed ga intallation doe not caue the eential change torque at feed petrol with the tandard ultipoint injection petrol MPI. But eential decreaing torque in dynaic condition occur at the ga feed. Keyword: vehicle, cobution engine, alternative fuel, fueling yte, perforance PRZEBIEGI CHARAKTERYSTYK SZYBKOCIOWYCH SILNIKÓW ZI DLA ZASILANIA BENZYN I GAZEM LPG W DYNAMICZNYCH WARUNKACH RUCHU SAMOCHODU Strezczenie W publiacji opiano wynii bada rozpdzania dwóch typów aochodów zailanych alternatywnie benzyn i gaze LPG. Badano aochody: zailany tandardowo ganiie i zailany wtryie benzyny w yteie MPI. Opiano etody uzyiwania charateryty zybociowych z poiarów rozpdzania. Porównano i oceniono wpyw rodzaju paliwa na ztat tych charateryty. W artyule przedtawiono cheat uadu zailania gaze aochodu z ganiowy zailanie benzyn oraz cheat uadu zailania gaze aochodu z ilniie z wielopuntowy wtryie benzyny. Wynii bada obejuj zienno oentów obrotowych generowanych przez ilni aochodu z ganiowy zailanie benzyn w funcji prdoci obrotowej przy rozpdzaniu na IV i V biegu oraz zienno oentów obrotowych generowanych przez ilni aochodu zailanego MPI w funcji prdoci obrotowej przy rozpdzaniu na IV i V biegu.

2 K. Roanizyn Dla aochodu zailanego tandardowo ganiie, zabudowanie intalacji zailania gaze powoduje itotny pade ocy zczególnie na wyzych prdociach obrotowych, przy czy pade ten dotyczy zarówno zailania benzyn ja i gaze. Dla aochodu zailanego tandardowo wielopuntowy wtryie benzyny MPI zabudowanie uadu zailania gaze nie powoduje itotnej ziany oentu obrotowego w przy zailaniu benzyn, natoiat wytpuje itotny pade oentu obrotowego w warunach dynaicznych przy zailaniu gaze. Sowa luczowe: pojazd aochodowy, ilni palinowy, paliwa alternatywne, uady zailania, charaterytyi 1. Wtp W pratyce potya i wiele opinii odnonie wpywu zailania roplony gaze LPG na eonoi i waciwoci dynaiczne aochodów. Mona i pota z opiniai od rajnie optyitycznych do ceptycznych. Te otatnie dotycz gównie aochodów zailanych tandardowo ganiai. Nie wetionuj one orzyci eonoicznych, lecz uwypulaj ab dynai aochodu przy zailaniu gaze LPG. Saochody tego typu potyane na drogach czto eituj intenywny zapach palanego gazu charaterytyczny dla le wyregulowanych uchene gazowych. Przeprowadzone poiary eiyjnoci palin aochodów dla tych aochodów czto wyazuj, i nie peniaj one adnych nor poziou zanieczyzcze [1]. Z uwagi na powyze celowy byo podjcie prac badawczych pozwalajcych na ocen eiyjnoci adniów palin i wanoci dynaicznych aochodów zailanych alternatywnie benzyn i roplony gaze LPG. Wynii bada eiyjnoci palin opiano w [2 i 3]. Natoiat w niniejzej publiacji przedtawiono wynii bada tracyjnych, na podtawie tórych opracowano charaterytyi zybociowe uzyane w dynaicznych warunach ruchu dla zailania benzyn i gaze LPG. Jao obiety bada przyjto: - Saochód zailany tandardowo ganiie dwutopniowy wypoaony w naadowy yte zailania gaze LPG pierwzej generacji (otwarty yte zailania). Saochód ten oznaczono w rócie jao A. - Saochód zailany tandardowo wielopuntowy wtryie benzyny, wypoaony w naadowy yte zailania gaze LPG, pracujcy w ptli przenia zwrotnego przez ond labda. Saochód ten oznaczono w rócie przez B. Obydwa aochody przytoowano do zailania gaze w certyfiowanej firie. Obydwa iay podobne przebiegi rzdu i naleay do tej aej grupy handlowej. Scheaty uadów zailania gaze dla tych aochodów przedtawiono na ryunach 1 i Metodya uzyiwania charateryty zybociowych w warunach dynaicznych Metody oparto o zaoenie równowagi idzy iai oporów ruchu przy rozpdzaniu aochodu i i napdow wygenerowan przez ilni. W warunach rozpdzania aochodu na paiej pozioej nawierzchni wytpi natpujce iy oporu [4]: - ia oporu toczenia, - iy oporu bezwadnoci ay aochodu w ruchu potpowy i rozpdzania a wirujcych, - ia oporu powietrza. Równanie ruchu uwzgldniajce traty wyniajce z rozpdzania a wirujcych zwizanych z wae orbowy a pota: Tic r d I i c r d F F p x I r d. (1) 326

3 THE COURSES OF THE CHARACTERISTICS OF SPARK IGNITION ENGINES FOR FUELLING... Ry. 1. Scheat uadu zailania gaze aochodu A z ilniie ganiowy Fig. 1. A diagra of the ga fuelling yte of the A car with carburettor engine Ry. 2. Scheat uadu zailania gaze aochodu B z ilniie z wielopuntowy wtryie benzyny Fig.2. A Schea of the ga fuelling yte of the B car with the engine with ultipoint petrol injection 327

4 K. Roanizyn W równaniu ty oznaczono: - wpóczynni padu ocy ilnia w warunach nieutalonych, T - oent obrotowy rozwijany przez ilni w warunach utalonych, i c - przeoenie caowite w uadzie napdowy, - prawno echaniczna przenieienia napdu, r d - proie dynaiczny oa jezdnego, I - oent bezwadnoci ruchoych czci ilnia prowadzony do oi wa u orbowego, - t obrotu wau orbowego ilnia, F - ia oporu drogi, - dla ruchu po pozioej drodze równa ile oporu toczenia, F p - ia oporu powietrza, - aa pojazdu, I - aowy oent bezwadnoci ó, x - wpórzdna pozioa pooenia roda cioci aochodu. Z równania (1) ona wyznaczy zienno oentu obrotowego wytwarzanego przez ilni w funcji prdoci obrotowej wau orbowego; T Tn 1 ( I ), gdzie Tn Fn rd, za Fn Fb Fp F. (2) i c Z równania (2) ona wyznaczy oent obrotowy wytwarzany przez ilni podcza rozpdzania. Mona przyj ponize zalenoci opiujce iy oporu ruchu [4]: 2 Fp 0,646C xfv - ia oporu powietrza w N dla gtoci powietrza przy cinieniu ooo 1000 hpa,( C - wpóczynni oporu czoowego, F pole powierzchni czoowej w 2 x, V - prdo aochodu w /), F gf - ia oporu toczenia (f wpóczynni oporu toczenia, g przypiezenie zieie), Fb ( 1 ) x - ia oporu bezwadnoci (x wpórzdna pooenia roda cioci aochodu), 2 2 I. ig.. ib - wpóczynni a zreduowanych ilnia ( i 2 g przeoenie. rd przeadni gównej, i b przeoenie rzyni biegów), I - wpóczynni a zreduowanych ó ( liczba ó). 2 rd Przypiezenia do oblicze odczytywano z zarejetrowanych zian prdoci aochodu w funcji czau. Obliczone oenty obrotowe T n ; aproyowano funcj trzeciego topnia etod najniejzych wadratów. 3. Uzyane wynii Badania tracyjne aochodów prowadzono zgodnie z nor PN-92/S-700 [5] dla rozpdzania na czwarty i pity biegu. Z uwagi na ograniczon dugo odcina poiarowego, na pity biegu rozpdzano aochody do prdoci obrotowych ilnia 30 obr/in dla aochodu A i 4200 obr/in dla aochodu B. T n 328

5 THE COURSES OF THE CHARACTERISTICS OF SPARK IGNITION ENGINES FOR FUELLING... Na olejnych ryunach 3 i 4 przedtawiono uzyane z oblicze ziennoci oentów obrotowych ilniów aochodów A ry. 3 i B ry. 4. Na ryuni te nanieiono równie rzywe oentów obrotowych dla tatycznych charateryty zybociowych podane przez producentów aochodów. Moent ilnia [N] Rozpdzanie na IV biegu Moent ilnia [N] Rozpdzanie na V biegu Prdo obrotowa [1/in] Moent ilnia - charaterytya z haowni ilniowej (dane producenta) Moent generowany przez ilni obliczony z poiarów drogowych - zailanie benzyna Moent generowany przez ilni obliczony z poiarów drogowych - zailanie LPG Ry. 3. Zienno oentów obrotowych generowanych przez ilni aochodu zailanego ganiie (A) w funcji prdoci obrotowej przy rozpdzaniu na IV i V biegu Fig. 3. The variability of the torque generated by the engine of a carburettor-fuelled car (A) in the peed function for acceleration in the IV and V gear 4. Wnioi 1. Dla aochodu A zailanego tandardowo ganiie, zabudowanie intalacji zailania gaze LPG powoduje znaczcy pade ocy zczególnie na wyzych prdociach obrotowych. Spade ten dotyczy zarówno zailania benzyn ja i gaze. Obliczone dla tego aochodu ziennoci oentów obrotowych w warunach dynaicznych ruchu aochodu znaczco nize od oentu obrotowego charaterytyi zybociowej. Naley zwróci uwag, e dla charaterytyi zybociowej (tatycznej) wyranie zaznacza i zafalowanie oentu obrotowego w wyniu otwarcia przeputnicy drugiego 329

6 K. Roanizyn topnia gania. Taie zafalowanie nie wytpuje w charaterytyach obliczonych dla dynaicznych warunów ruchu zarówno dla zailania benzyn ja i gaze LPG. Wytuaczenia tych zjawi ona i dozuiwa w itnieniu dodatowej zwi (iezalnia) w uadzie dolotowy, tóra oe tanowi itotny dawi zczególnie dla wyoich prdoci obrotowych Moent ilnia [N] Rozpdzanie na IV biegu Moent ilnia [N] Rozpdzanie na V biegu Prdo obrotowa [1/in] Moent ilnia - charaterytya z haowni ilniowej (dane producenta) Moent generowany przez ilni obliczony z poiarów drogowych - zailanie benzyna Moent generowany przez ilni obliczony z poiarów drogowych - zailanie LPG Ry. 4. Zienno oentów obrotowych generowanych przez ilni aochodu zailanego MPI (B) w funcji prdoci obrotowej przy rozpdzaniu na IV i V biegu Fig. 4. The variability of the torque generated by the engine of a MPI fuelled car (B) in the peed function for acceleration in the IV and V gear 2. Dla aochodu B zailanego tandardowo wielopuntowy wtryie benzyny MPI, zabudowanie uadu zailania gaze LPG nie powoduje itotnej ziany oentu obrotowego rozwijanego w warunach dynaicznych przy zailaniu benzyn. Dzieje i ta io wprowadzenia zwi iezalnia do uadu dolotowego. Natoiat ona zauway znaczcy pade oentu obrotowego rozwijanego w warunach dynaicznych dla zailania gaze LPG. Wytuaczenie tego oe by diaetralnie 330

7 THE COURSES OF THE CHARACTERISTICS OF SPARK IGNITION ENGINES FOR FUELLING... inny algoryt terowania centrali terujcej uadu LPG nie uierunowany na oigi dynaiczne ilnia. Literatura [1] Roanizyn, K. M., Sprawozdanie z realizacji projetu badawczego KBN 8T12D [2] Brzozowi, K., Roanizyn, K. M., Charaterytya dynaiczna zuycia paliwa i eiji zwizów zodliwych palin, Zezyty Nauowe OBR SM BOSMAL. Zezyt 1-2/2003 tr [3] Nowa, A., Roanizyn, K. M.. Charaterytyi eiji zanieczyzcze z aochodowych ilniów palinowych w warunach dynaicznych, Inynieria Mazyn,Vol. 8 zezyt 4, [4] Arczyi, S., Mechania ruchu aochodu, WNT Warzawa1994. [5] Nora nr PN-92/S-77 0 (Regulain nr 68 EKG ONZ) Intenywno rozpdzania. 331