JEDNO - I DWUCZ CIOWEGO WTRYSKU PALIWA W SYSTEMIE CR OKR TOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO

Transkrypt

1 PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ. 98 Transor 013 Lesek Piasecny, Mirosaw Walkowski Akademia Marynarki Wojennej w Gdyni METODA OKRELANIA WIELKOCI DAWKI JEDNO - I DWUCZCIOWEGO WTRYSKU PALIWA W SYSTEMIE CR OKRTOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO Rkois dosarcono, maj 013 Srescenie: Okrowe okowe silniki salinowe wyosaane s cora cciej w ukady Common Rail aewniajce wielocciowy wrysk dawki aliwa do cylindra. Dobór wielkoci dawki musi uwgldnia m. in. cas jej rwania, rdko obroow silnika i jego obcienie momenem obroowym. Prakycne asosowanie okrelonego dawkowania aliwa oreda si awycaj badaniami na sanowisku symulujcym roces wrysku i jego aleno od aramerów dawkowania. Auory redsawiaj meod doboru ych aramerów w ryadku jedno- i dwucciowego wrysku aliwa w okrowym rednioobroowym silniku salinowym. Predsawiono sosób worenia maemaycnego modelu dawkowania aliwa odcas wrysku i badania jego charakerysyk w celu oymaliacji doboru dawki aliwa, kóry moe by wykorysany w rojekowaniu ukadów CR okrowych silników salinowych. Sowa klucowe: ukad Common Rail, badania dawkowania aliwa, wielocciowy wrysk aliwa 1.WSTP W budowie ukadów yu Common Rail (CR) sosowanych w okrowych okowych silnikach salinowych isonym agadnieniem jes dobór dawkowania, kóry musi uwgldnia m. in. cas rwania dawki lub jej cci, rdko obroow silnika i jego obcienie momenem obroowym. Prakycne asosowanie okrelonego dawkowania aliwa oreda si awycaj badaniami na sanowisku symulujcym roces wrysku i jego aleno od aramerów dawkowania. W racy [1] Auory aroonowali meod doboru ych aramerów dla okrowego rednioobroowego silnika salinowego ukadem wrysku w kórym dawka aliwa odielona jes na ry cci. Meoda a bauje na eorii lanowania ekserymenu, co owala uyska maemaycny model dawkowania aliwa odcas wrysku. W niniejsej racy asosowano meod do doboru wrysku dla jednocciowej i dwucciowej

2 5 Lesek Piasecny, Mirosaw Walkowski dawki aliwa. Jednocciowa dawka aliwa w ukadie asilania yu CR odowiada w gruncie recy konwencjonalnym ukadom asilania, rónica olega na sosobie serowania dawk i kem wyredenia wrysku.. REALIZACJA EKSPERYMENTU Pry dobore meody bada uwgldniono waciwoci sanowiska badawcego, kóre jes renacone do omiaru masy dawki aliwa, ale ake, co najwaniejse, rejesracji jawisk falowych owaryscych asilaniu aliwem. Dodakowym urdeniem asosowanym w budowie sanowiska jes serownik umoliwiajcy miany cinienia w asobniku hydraulicnym i cakowiego casu wrysku aliwa ry aoonej kronoci odiau dawki (dla danych rerw omidy wryskiem oscególnych jej cci) ora omiar masy ojedyncej dawki. Konsrukcja serownika umoliwia odia dawki na i cci. Serownik umoliwia równie omiar i rejesracj: cinienia aliwa w kolekore, rdko obroow silnika, emeraur aliwa w rónych odcinkach ukadu asilania, k OWK rwania wrysku co rekada si na cas dysonowany na realiacj enej dawki aliwa na jeden cykl []. Wykorysujc niekóre wymienionych wyej moliwoci sanowiska badawcego ryjo dwie wielkoci wejciowe i jedn wyjciow jak w abelach 1 4. Roarono dwa ryadki gdy ojedynca dawka osaa wrynia w jednej cci ora gdy osaa odielona na dwie cci w roorcji 40% 60%, ry cym ryjo midy dawk iloujc a gówn say ods casowy równy 850 s. Z uwagi na niewielk licb wielkoci wejciowych (dwie) i ich ry waroci ryjo lan dowiadcenia saycny komleny rójwarociowy onacany PS/DK-3 [3]. Uyskane w rakcie omiarów wyniki owoliy na okrelenie funkcji aroksymujcych, kórych oblicenia oieraj si na analiie wariancji i aewniaj [3,4]: ocen w. efeków gównych i inerakcji; wynacenie korelacji wielkoci wejciowych wyjciowymi; wynacenie wsócynników regresji funkcji aroksymujcych; ocen dokadnoci ryblienia wielomianów aroksymujcych. Wykorysany do analiy akie orogramowania rerowadenie bada uyciem nasujcych modeli: nie uwgldniajcych inerakcji; uwgldnieniem inerakcji liniowo liniowych; uwgldnieniem inerakcji liniowo kwadraowych. Osaecn decyj co do wyboru modelu odejmuje oeraor najcy odsawy eoreycne badanego agadnienia

3 Meoda okrelania wielkoci dawki jedno- i dwucciowego wrysku aliwa w 53 L. 1 Zesawienie waroci wielkoci wejciowych dla dawki jednocciowej Nawa wielkoci wejciowej Cinienie w asobniku hydraulicnym Sumarycny cas wrysku aliwa Onacenie i wymiar Waro dolna Waro rednia Waro górna [MPa] [s -6 ] Tabela 1 Tabela Plan dowiadcenia i wyniki omiarów dawki aliwa dla dawki jednocciowej Nr ukadu ]MPa] Sumarycny cas Dawka al [mg/wr] omiarów wrysku [s -6 ] , , , , , , , ,68 L. 1 Zesawienie waroci wielkoci wejciowych dla dawki dwucciowej Nawa wielkoci wejciowej Cinienie w asobniku hydraulicnym Sumarycny cas wrysku aliwa Onacenie i wymiar Waro dolna Waro rednia Waro górna [MPa] [s -6 ] Tabela 3 Tabela 4 Plan dowiadcenia i wyniki omiarów dawki aliwa dla dawki dwucciowej Nr ukadu ]MPa] Sumarycny cas Dawka al [mg/wr] omiarów wrysku [s -6 ] , , , , , , , , ,38

4 54 Lesek Piasecny, Mirosaw Walkowski W ryadku analiowanego ekserymenu dla dawki jednocciowej funkcja aroksymujca w wyniku rerowadonej idenyfikacji moe mie nasujce osacie w alenoci od rodaju uwgldnionej inerakcji: be uwgldnienia inerakcji q 15,8091 0, ,0065 uwgldnieniem inerakcji liniowo liniowych q 51,409 0, ,0065 0,0570 0, ,08 0, uwgldnieniem inerakcji liniowo kwadraowych q 51,381 3,5458 0, ,0134 0, , , , Dla dawki dwucciowej analogicnie do owysego: be uwgldnienia inerakcji q 6, 77 3, , , , uwgldnieniem inerakcji liniowo liniowych q 166,9,9459 0, , , uwgldnieniem inerakcji liniowo kwadraowych q 143,9 1,464 0, ,091 0, ,333 0, , , , ,07 0, W odanych wyej wielomianach wynacono wsócynniki regresji, w kórych licby nacce wysuj wiele miejsc o recinku, jednak ich ilocyn odanymi aramerami daje w wyniku waroci nacce dla rowadonej analiy. Do oceny wiarygodnoci anali uwgldnionych w ryjych wyej modelach regresji wielokronej osa dokonany regld wyników dla niereksaconej wielkoci wyjciowej. Wyniki wskauj na o, e dla modelu be inerakcji i inerakcj liniowo liniow najwiks isono esów wykauj liniowe skadniki równa. Dla rykadu rawdoodobieswo uyskania ryadkowego wyniku dla owysych skadników równa nie rekraca 0,015, waro rokadu -Sudena nacnie rekraca minimalne waroci dla ryjej licby soni swobody i < 0,05. Analia modelu równania regresji inerakcj liniowo kwadraow nie jes isona saysycnie (R > 1 co jes srecne definicj wsócynnika deerminacji) o cym wiadc wielkoci i miary oceny amiescone w abeli 5 i 6.

5 Meoda okrelania wielkoci dawki jedno- i dwucciowego wrysku aliwa w 55 Tabela 5 Zesawienie charakerysycnych wielkoci i miar oceny doasowania funkcji obieku bada oisujcej jednocciowe dawki aliwa L Model Wielko inerakcjami inerakcjami be inerakcji liniowoliniowymkwadraowymi liniowo- -0, , , Wsócynnik regresji b i 0, ,0065 0, , ,08-0, , , , , , redni bd sacunku 0, , arameru S bi 0, ,0137-0, , , , Ilora =b i /S bi 0, , , , , ,507-4 Suma res MS 1, , Wsócynnik deerminacji R 0, ,99846 >1,0 Tabela 6 Zesawienie charakerysycnych wielkoci i miar oceny doasowania funkcji obieku bada oisujcej dwucciowe dawki aliwa L Wielko 1 Wsócynnik regresji b i redni bd sacunku arameru S bi 3 Ilora =b i /S bi be inerakcji Model inerakcjami liniowoliniowymi inerakcjami liniowokwadraowymi 3,38933,9459-1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Suma res MS 9, , Wsócynnik deerminacji R 0, ,9919 >1,0

6 56 Lesek Piasecny, Mirosaw Walkowski Wykresy warswicowe (rys. 1 4) owalaj rewidywa dawk aliwa na wrysk w odanych rykadowo na rysunkach rediaach mian i. Na rykad dla dawki dwucciowej ry = 14 MPa i = 100 s esymowana dawka aliwa wg modelu be inerakcji wynosi II_q_bi = 77,11 [mg/wr], a inerakcj liniowo liniow II_q_ll = 76,46 [mg/wr]. Na wykresach roruu (rys. 5 8) redsawiono alenoci dawki aliwa na wrysk od odowiednio cinienia aliwa w asobniku hydraulicnym, sumarycnego casu wrysku roarywanej dawki na sanowisku laboraoryjnym. Do budowy roarywanych wykresów wykorysano wyniki omiarów dawki aliwa na sanowisku badawcym ora waroci dawki aliwa uyskane w reulacie ich redykcji ry uyciu asosowanych do analiy modeli. Na rysunkach amiescono równania rosych doasowania roarywanych wyników arówno omiarów jak i redykcji. Posaci amiesconych równa wskauj na o, e wsyskie rose rakycnie si okrywaj. Jednak wyniki redykcji dawki wg modelu inerakcjami liniowo kwadraowymi nie s isone saysycnie wykaano w abelach 5 i 6. Rys. 1. Wykres warswicowy redykcji jednocciowej dawki aliwa na cykl w alenoci od cinienia w asobniku hydraulicnym i sumarycnego casu wrysku aliwa ry esymacji wykorysaniem modelu be inerakcji

7 Meoda okrelania wielkoci dawki jedno- i dwucciowego wrysku aliwa w 57 Rys.. Wykres warswicowy redykcji jednocciowej dawki aliwa na cykl w alenoci od cinienia w asobniku hydraulicnym i sumarycnego casu wrysku aliwa ry esymacji wykorysaniem modelu inerakcjami liniowo liniowymi Rys. 3. Wykres warswicowy redykcji dwucciowej dawki aliwa na cykl w alenoci od cinienia w asobniku hydraulicnym i sumarycnego casu wrysku aliwa ry esymacji wykorysaniem modelu be inerakcji

8 58 Lesek Piasecny, Mirosaw Walkowski Rys. 4. Wykres warswicowy redykcji dwucciowej dawki aliwa na cykl w alenoci od cinienia w asobniku hydraulicnym i sumarycnego casu wrysku aliwa ry esymacji wykorysaniem modelu inerakcjami liniowo liniowymi Rys. 5. Porównanie dawek aliwa omieronej i esymowanych w alenoci od ryjego modelu (funkcji obieku bada) jako funkcji cinienia w asobniku dla dawki jednocciowej

9 Meoda okrelania wielkoci dawki jedno- i dwucciowego wrysku aliwa w 59 Rys. 6. Porównanie dawek aliwa omieronej i esymowanych w alenoci od ryjego modelu (funkcji obieku bada) jako funkcji casu wrysku dla dawki jednocciowej Rys. 7. Porównanie dawek aliwa omieronej i esymowanych w alenoci od ryjego modelu (funkcji obieku bada) jako funkcji cinienia w asobniku dla dawki dwucciowej

10 530 Lesek Piasecny, Mirosaw Walkowski Rys. 8. Porównanie dawek aliwa omieronej i esymowanych w alenoci od ryjego modelu (funkcji obieku bada) jako funkcji casu wrysku dla dawki dwucciowej 3. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Podsumowujc owyse rowaania wiane modelowaniem dawkowania asosowaniem do badania wielkoci dawki aliwa dla rónych warianów asilania aliwem w ukadach Common Rail rednioobroowego silnika okrowego mona ewierdi, e: 1. Cas niebdny na realiacj okrelonej dawki jes róny dla dawki jednocciowej i roarywanej u dawki dwucciowej, ry cym w drugim ryadku jes on dusy o cas rerwy midy dawk inicjujc a gówn.. Z omiarów na sanowisku na sanowisku badawcym wynika, e by króka rerwa midy oscególnymi cciami dawki nie owoduje amknicia aliwa re iglic roylaca a jedynie dawi reyw aliwa. 3. Zasosowanie elemenów lanowania ekserymenu aewnia wysok efekywno realiacji aoonego akresu bada, a ake skrócenie casu ich rwania ora obnienie kosów. 4. Soród wykorysanych do analiy funkcji aroksymujcych isone saysycnie okaay si funkcje uyciem modelu be inerakcji i funkcja uyciem modelu inerakcji liniowo liniowych. Funkcja uyciem modelu uwgldnieniem inerakcji liniowo kwadraowych okaaa si nieisona saysycnie. 5. Dokadnoci ryblienia wielomianów aroksymujcych ryjych jako isone saysycnie nie rekrocya aoonego iciorocenowego rediau ufnoci.

11 Meoda okrelania wielkoci dawki jedno- i dwucciowego wrysku aliwa w 531 Bibliografia 1. Piasecny L., Walkowski M.: Mehod for he deermining he fuel dose in hree-ar injecion in he CR Sysem of marine combusion engine. COMBUSTION ENGINES (w druku).. Piasecny L., Walkowski M.: Simulaion sudies of seleced characerisics of he injecion sysem he common rail medium-seed research engine.) (PTNSS-01-SS4-408) COMBUSTION ENGINES, SILNIKI SPALINOWE 4/01 (151).Srona Koryski M.: Meodyka ekserymenu. WNT, Warsawa Choek Z., Piasecny L.: Zasosowanie eorii lanowania dowiadce w badaniach ekologicnych waciwoci silników salinowych. Archiwum Mooryacji, 00, No. -3, STATISTICA PL dla Windows: Tom IV Saysyki remysowe. SaSof Polska. Kraków METHOD OF DETERMINING THE SINGLE AND TWO-PART FUEL DOSE INJECTION IN THE COMMON RAIL SYSTEM OF MARINE COMBUSTION ENGINE Absrac: Marine combusion ison engines are more ofen equied wih common rail sysems, which rovide muli-ar injecion fuel delivery o he cylinder. Dose selecion mus ake ino accoun, among ohers, is duraion, he engine seed and load orque. Pracical use of a secific fuel dosing is usually receded by a sudy on he es sand simulaing he injecion rocess and is deendence on he dose arameers. The auhors have resened a mehod for he selecion of hese arameers in he case of one-and wo-ar injecion in he medium seed marine engine. There has been resened he manner of creaing a mahemaical model of he fuel dosing during he injecion and research of is characerisics in order o oimie he selecion of he amoun of fuel, ha can be alied in he design of he CR sysem in he marine combusion engines. Keywords: Common Railsysem, research of fuel dosing, muli-ar injecion