Indexes of operation of combustion engine with direct gasoline injection during accelerating

Article citation info: PIELECHA I. et al. Indexes of operation of combustion engine with direct gasoline injection during accelerating. Combustion Engines. 2, 2(), 21-2. ISSN 2-. Ireneusz PIELECHA Wojciech CIEŚLIK Przemysław BOROWSKI Maciej SKOWRON Wojciech BUESCHKE PTNSS 2 Indexes of operation of combustion engine with direct gasoline injection during accelerating Engines with spark ignition and direct injection more and more often replace those with indirect gasoline injection. Due to this it is necessary to conduct tests of those engines in transient operational conditions. The aim of these tests was the analysis of such conditions during free engine acceleration and vehicle acceleration. The use of the system for the analysis of the fast-varying processes enabled estimation of indexes of engine operation during free acceleration and vehicle acceleration and, at the same time, estimation of the losses and mechanical efficiency of the turbocharged engine with direct gasoline injection. Key words: combsution engine, transient conditions, thermodynamic analysis Wskaźniki pracy silnika spalinowego z bezpośrednim wtryskiem benzyny podczas przyspieszania Silniki o zapłonie iskrowym z wtryskiem bezpośrednim w coraz większym stopniu zastępują silniki z wtryskiem pośrednim benzyny. Wymusza to konieczność prowadzenia badań tych jednostek w nieustalonych warunkach pracy. Celem badań była analiza nieustalonych warunków podczas swobodnego przyspieszania silnikiem oraz przyspieszania pojazdem. Wykorzystanie systemu do analizy procesów szybkozmiennych pozwoliło na ocenę wskaźników pracy silnika w warunkach swobodnego przyspieszania i przyspieszania pojazdu przy jednoczesnym oszacowaniu strat i sprawności mechanicznej turbodoładowanego silnika z bezpośrednim wtryskiem benzyny. Słowa kluczowe: silnik spalinowy, nieustalone warunki pracy, analiza termodynamiczna 1. Wstęp Silniki spalinowe z bezpośrednim wtryskiem benzyny coraz częściej są jednostkami poddawanymi downsizingowi, często z jednoczesnym stosowaniem doładowania [2], który pozwala na ograniczenie zużycia paliwa i konkurowanie z jednostkami o zapłonie samoczynnym. Wykorzystanie tzw. downsizingu statycznego polegającego na ograniczaniu liczby cylindrów (co wiąże się ze zmniejszeniem objętości skokowej silników), pozwala zwiększyć udział jednostek benzynowych w ogólnej liczbie sprzedawanych silników spalinowych [1, ]. Downsizing dynamiczny znacznie częściej występuje w silnikach o zapłonie iskrowym niż samoczynnym. Silniki z bezpośrednim wtryskiem benzyny wykazują wiele zalet w porównaniu do ich poprzedników. Jedną z nich jest możliwość stosowania ładunku uwarstwionego oraz stosowanie mieszanki ubogiej, co przyczynia się do zmniejszania zużycia paliwa przez te jednostki [7]. Jak wykazał Zhao [] ładunek uwarstwiony w silniku z bezpośrednim wtryskiem benzyny może być wykorzystany w zakresie małych i średnich wartości prędkości obrotowych oraz małych i średnich obciążeń. Jednak w tym zakresie pracy silnika wymagany jest udział recyrkulowanych spalin, co przyczynia się do stabilnej pracy silnika, zmniejszenia zużycia paliwa i prowadzi do obniżenia emisji tlenków azotu. W zakresie większych prędkości obrotowych i średnich obciążeń wymagany jest ładunek homogeniczny z dużym udziałem recyrkulowanych spalin, co prowadzi do uzyskania małej emisji węglowodorów oraz ograniczenia spalania stukowego []. Nieustalone warunki pracy silnika prowadzą do innych niż wyżej przedstawione wymagania. Podczas gwałtownego przyspieszania pożądana jest praca silnika w warunkach charakterystyki zewnętrznej. Podczas badania strategii eco-drivingu przez Saboohiego i Farzaneha [] stwierdzono, że podczas ustalonych warunków jazdy z prędkością km/h wymagane jest jedynie kw mocy silnika. Gwałtowne przyspieszanie silnikiem lub pojazdem wymaga dostępności pełnej mocy silnika przy danej prędkości obrotowej. Ze względu na niepełne rozpoznanie zjawisk panujących podczas nieustalonych warunkach pracy silnika z bezpośrednim wtryskiem benzyny podjęto badania mające na celu ustalenie wskaźników pracy takiej jednostki wraz z określeniem wskaźników termodynamicznych procesów towarzyszących. Zagadnienie takie jest istotne ze względu na zwiększenie udziału silników ZI z wtryskiem bezpośrednim benzyny, w których ładunek spalany jest w koncepcji spray-guided (kształtowanie ładunku przez strugę paliwa) []. 2. Geneza tematu Zróżnicowane warunki przyspieszania silnika podczas biegu jałowego oraz obciążenia były prekursorem badań procesów szybkozmiennych. Ce- 21

Mo [N m] Ne [kw] 72 2 2 12 Cycles 17 17 17 - -2-1 1 2 Crank Angle [deg] lem badań była odpowiedź na zagadnienie dotyczące warunków pracy silnika zamontowanego w pojeździe podczas gwałtownego przyspieszania pojazdem. Wielkościami charakteryzującą stany pracy silnika były wartości bezwzględne podstawowych wskaźników pracy silnika oraz szybkości ich zmian. Należało określić, czy warunki pracy silnika są zależne od jego obciążenia przy zastosowaniu przekładni automatycznej, a jeśli tak, to jaka jest korelacja między tymi wskaźnikami w dwóch różnych sposobach pracy silnika.. Metodyka badawcza.1. Obiekt badawczy Badania prowadzono na pojeździe Mercedes- Benz C2 wyposażonym w doładowany turbosprężarką silnik spalinowy z bezpośrednim wtryskiem benzyny (o oznaczeniu CGI Charged Gasoline Injection) tab. 1, współpracujący z automatyczną 7-biegową skrzynią przekładniową. Maksymalny moment obrotowy silnika o wartości 27 N m osiągany już przy 1 obr/min. Charakterystykę zewnętrzną silnika przedstawiono na rys. 1. Tab. 1. Dane techniczne turbodoładowanego silnika z wtryskiem bezpośrednim benzyny firmy Mercedes C2 CGI [] Wielkość Wartość Rodzaj silnika -cyl., rzędowy, turbodoładowany Napęd rozrządu dwa wałki w głowicy D S 2 mm Objętość skokowa 17 cm Stopień sprężania, Średnie ciśnienie użyteczne 1, MPa Moment maksymalny przy prędkości obrotowej 27 N m przy 1- obr/min Moc maksymalna przy prędkości obrotowej 1 kw przy 2 obr/min Przekładnia 7-biegowa, automatyczna (7G-TRONIC) Czas rozpędzania,2 s od do 1 km/h 2 2 1 27 N m 1 kw 2 1 7 2.2. Aparatura pomiarowa Analizę warunków pracy silnika podczas jego przyspieszania umożliwił pomiar ciśnienia w komorze spalania z wykorzystaniem czujnika piezoelektrycznego firmy AVL, który znajduje się w świecy zapłonowej zamontowanej w głowicy czwartego cylindra. Cylinder ten jest zlokalizowany najbliżej miejsca pomiaru prędkości obrotowej, gdyż czujnik prędkości obrotowej jest umieszczony od strony koła zamachowego. Sygnał z czujnika ciśnienia w cylindrze (o zakresie pomiarowym -2 MPa i czułości 11,1 pc/bar) wraz z pomiarem kąta obrotu wału korbowego (koło zębate o liczbie zębów: 2) rejestrowano przy wykorzystaniu -kanałowego systemu pomiarowego AVL Indi- Smart 21. Użyto do tego oryginalnego czujnika prędkości obrotowej silnika i dokonano zapisu sygnału pomiarowego z rozdzielczością kątową =,1 o OWK. Układ pomiarowy wraz z oprogramowaniem AVL Concerto daje możliwość termodynamicznej analizy cykli pracy silnika. Schemat układu pomiarowego przedstawiono na rys. 2. α IN OUT PCYL [bar] Pcyl V + AVL IndiSmart Czujnik prędkości obrotowej System akwizycji danych AVL IndiCom Czujnik ciśnienia spalania AVL GH1Z1 w świecy zapłonowej Rys. 2. Układ pomiarowy służący do wyznaczania warunków pracy silnika ZI DI podczas przyspieszania.. Warunki prowadzenia badań Badania prowadzono w następujących warunkach pracy silnika i pojazdu: a) przyspieszania silnikiem na biegu luzem od prędkości obrotowej biegu jałowego do prędkości maksymalnej ograniczonej przez sterownik silnika do obr/min: przy gwałtownym wymuszeniu prędkości obrotowej kick down, przy łagodnej zmianie prędkości obrotowej, b) pojazdem od jego zatrzymania i prędkości obrotowej biegu jałowego do prędkości 1 km/h: przy włączonym trybie S (Sport) i gwałtownym przyspieszaniu, przy włączonym trybie E (Economic) i gwałtownym przyspieszaniu. Rys. 1. Charakterystyka zewnętrzna silnika firmy Mercedes C2 CGI [] 22

. Badania procesów szybkozmiennych podczas przyspieszania.1. Badania wskaźników pracy silnika podczas swobodnego przyspieszania Badania stanów przejściowych silnika prowadzono w warunkach swobodnego przyspieszania silnikiem od wartości biegu jałowego do maksymalnej, możliwej do uzyskania prędkości obrotowej. W warunkach postoju pojazdu jest to obr/min. Na podstawie takich badań wyznaczono podstawowe wielkości pracy silnika, w tym średnie ciśnienia indykowane, oznaczane dalej jako IMEP (indicating mean effective pressure). W ramach prac wyznaczono również pochodne tych wielkości rys.. a) b) (d_n)sr = 17 obr/cykl gwałtowne przyspieszanie łagodne przyspieszanie (d_n)sr = 1 obr/cykl 2 7 1 1 - d_n [obr/min/cykl] 2 (d_imep)max =, bar/cykl (d_imep)max = 2, bar/cykl 1 2 2-2 d_imep [bar/cykl] Rys.. Analiza wskaźników pracy silnika podczas swobodnego przyspieszania: a) prędkość obrotowa oraz średnie ciśnienie indykowane, b) pochodne tych wskaźników a) b) Pcyl [bar] 2 Pmax = bar (22 cykl) Pcyl [bar] 2 Pmax = bar (1 cykl) 21-2 - - - 2 2-2 - - - 2 alfa [deg] alfa [deg] dq [kj/mdeg] 2 21-1 -2 - dqmax = 2 kj/mdeg (22 cykl) 2 1 dq [kj/mdeg] 2 2 dqmax = 1 kj/mdeg ( cykl) -1-2 - 2 1 alfa [deg] alfa [deg] Rys.. Kolejne cykle pracy silnika podczas swobodnego przyspieszania: a) przy gwałtownym przyspieszaniu, b) podczas łagodnego przyspieszania silnikiem Gwałtowne przyspieszanie powoduje, że silnik uzyskuje prędkość obrotową zbliżoną do maksymalnej dopuszczalnej (początek ograniczania przez sterownik silnika po około 2 cyklach pracy, o czym świadczy niewielki przyrost prędkości obrotowej rys. b, a zmiany średniego ciśnienia indykowanego są ujemne ograniczanie dawki paliwa). Przy łagodnym przyspieszaniu silnikiem uzyskuje on maksymalną prędkość obrotową po około cyklach pracy. Średnia wartość zmiany prędkości obrotowej wynosi około 17 obr/min podczas gwałtownego przyspieszania oraz 1 obr/min przy przyspieszaniu łagodnym. Dla drugiego sposobu osiągnięcia prędkości maksymalnej nie obserwuje 2

2 2 się ograniczania dawki (ujemne wartości IMEP p i pojawiają się po. cyklu pracy silnika). Ze względu na powyżej przedstawione zależności do dalszych analiz wskaźników pracy silnika wykorzystano pierwsze 2 cykli podczas gwałtownego przyspieszania silnikiem oraz cykli pracy silnika podczas przyspieszania w sposób łagodny. Na rysunku zobrazowano przebieg ciśnienia w cylindrze oraz szybkość wywiązywania ciepła w tych dwóch sposobach swobodnego przyspieszania. Gwałtowne przyspieszanie powoduje ponad dwukrotne zwiększenie ciśnienia w cylindrze (rys. a) i jednocześnie około 2-krotne zwiększenie szybkości wywiązywania ciepła. Mimo, że maksymalna wartość średniego ciśnienia indykowanego przypada na 21. cykl pracy silnika, to maksymalna wartość ciśnienia w cylindrze Pmax występuje w 22 cyklu. Analiza wartości IMEP w kolejnych cyklach pracy silnika wskazuje na znacznie, ponad dwukrotnie większe wartości podczas gwałtownego niż łagodnego przyspieszania (rys. ). Po uzyskaniu prędkości obr/min obserwuje się ograniczenie średniego ciśnienia indykowanego. Znacznie ograniczony przyrost wartości IMEP obserwuje się podczas łagodnego przyspieszania. Średnia wartość IMEP nie przekracza bar. 2 Tryb S (Sport) 2 Tryb C (Comfort) 1 cykl 1 cykl 2 cykl 1 1 2 cykl 1 cykl 1 cykl 2 cykl 1 2 Rys.. Warunki pracy silnika na charakterystyce prędkościowej wraz z liczbą cykli pracy silnika Pmax [bar] 72 2 2 1,21 Pmax przy n = 77 obr/min cykl = 22 7,1,22 1 2 Rmax [bar/deg],,,,2,, 2, 1, 1,2,, 1 RMAX przy n = 77 obr/min cykl = 22 1 2 dqmax [kj/mdeg] 2 22 2 1 1 1 1 dqmax przy n = 77 obr/min cykl = 22 1 Imax [kj/m] 2 2 2 2 1 Imax przy n = obr/min cykl = 21 1 Rys.. Wskaźniki pracy silnika podczas gwałtownego przyspieszania dla 2 cykli pracy Analizę pracy silnika podczas zwiększania prędkości obrotowej z cyklu na cykl prowadzono dla warunków gwałtownego przyspieszania. Wyznaczono przebieg podstawowych wskaźników 2

pracy silnika (rys. ). Charakterystyczne jest występowanie maksymalnych wartości wszystkich wskaźników w zakresie zmian dwóch obrotów wału korbowego. Cykl 22. charakteryzuje się maksymalnymi wskaźnikami pracy silnika podczas przyspieszania, mimo, że w cyklu tym, nie osiągnięto maksymalnej prędkości obrotowej. Największe rozrzuty wartości zaobserwowano podczas analizy maksymalnej szybkości przyrostu ciśnienia. Pozostałe wskaźniki charakteryzują się monotonicznym zwiększaniem wartości do cyklu 22. (lub 21.), a następnie niewielkim zmniejszeniem (skutek działania ograniczenia dawki paliwa). Wybrane cykle pracy silnika przedstawiono w postaci graficznej na rys. 7. Analiza danych wskazuje na znaczne zróżnicowanie ciśnienia doładowania podczas przyspieszania silnikiem w warunkach biegu luzem. Podczas początkowego cyklu (biegu jałowego) ciśnienie zasysania powietrza uzyskuje wartość nieznacznie ponad wartość ciśnienia otoczenia. Jednak podczas 2. cyklu pracy dla którego Pmax jest wartością maksymalną, ciśnienie dolotu powietrza za sprężarką wynosi około 2 bar. 1 2 1 [22] [] [1] [1] cykl 1 cykl cykl 2 2 1 N Pmax [bar] 1 - - Cykle - 2, 1, 7,, 1, 271, 2, n rpm 7, IMEP MB bar 1,77 2 Pcyl [bar] 2 1, - cykl 1 cykl cykl 2,2,1,,2 2 2 MBF% [deg],1,2,,,,,7,, 1 Vss [-] 2 1 1 1 2 22 2 2 Rys. 7. Ocena cykli pracy silnika podczas przyspieszania silnikiem.2. Badania warunków pracy silnika podczas przyspieszania pojazdem Pracę silnika podczas przyspieszania w warunkach obciążenia wykonano w dwóch trybach pracy: trybie S (Sport) oraz C (Comfort). Badania polegały na maksymalnym przyspieszaniu pojazdem do prędkości 1 km/h. Wyniki tych badań, dotyczące zmian prędkości obrotowej i średniego ciśnienia indykowanego przedstawiono na rys.. Do uzyskania 1 km/h silnik spalinowy wykonał 7 cykli pracy czwartego cylindra. Na rysunku tym widoczne jest charakterystyczne hamowanie silnikiem w zakresie.. cyklu pracy w trybie S oraz dwukrotna zmiana przełożenia w trakcie przyspieszania. 2 1 V = km/h 2 n = obr/min Tryb S (Sport) 7 cykli Tryb C (Comfort) n = 1 obr/min 1 2 2 Rys.. Warunki przyspieszania silnikiem podczas całkowicie otwartej przepustnicy w dwóch trybach jazdy V = 1 km/h Cykle, 22,, 2

Warunki pracy silnika podczas przyspieszania pojazdem zestawiono na rys.. Z analizy tych danych wynika, że nie ma żadnych różnic w warunkach przyspieszania pojazdem w dwóch trybach, przy maksymalnym wciśnięciu pedału przyspieszenia. Nawet zmiana prędkości obrotowej podczas zmiany przełożenia skutkuje jednakowymi wartościami prędkości i obciążenia (n = obr/min). Ze względu na jednakowe zmiany prędkości obrotowej i średniego ciśnienia indykowanego (rys. i ) do dalszych analiz wybrano warunki przyspieszania pojazdem realizowane w trybie S (Sport). Pod uwagę wzięto cykle przyspieszania do osiągnięcia maksymalnej prędkości obrotowej wynoszącej około 2 obr/min. Dla tak wybranego fragmentu pracy silnika dokonano analizy wskaźników pracy przy wykorzystaniu cykli obrotu wału korbowego oznaczone piktogramami w postaci czarnych kół rys. 1. 2 Analizie poddano początkowe cykle (7 cykli) maksymalnej prędkości obrotowej, przy której następuje zmiana przełożenia. Wyniki tych analiz, na które składały się wskaźniki maksymalnego ciśnienia w cylindrze (Pmax), kąta występowania maksymalnego ciśnienia (Rmax), maksymalnej szybkości wywiązywania ciepła (dqmax) oraz ilości wywiązanego ciepła netto (Imax), przedstawiono na rys. 11. Analiza danych z rysunku 11 wskazuje na znacznie większe zróżnicowanie kolejnych cykli pracy niż podczas swobodnego przyspieszania silnikiem. Jednak rezultaty takie wynikają z obciążenia, gdyż wykorzystuje się tutaj charakterystykę zewnętrzną silnika spalinowego. Znając warunki pracy nieobciążonego oraz obciążonego silnika dokonano analizy różnic w warunkach pracy jednostki napędowej. 2 2 2 1 - Tryb S (Sport) Tryb C (Comfort) 1 2 Rys.. Charakterystyki pracy silnika we współrzędnych średnie ciśnienie indykowane prędkość obrotowa silnika dla dwóch trybów jazdy 1 Tryb S (Sport) Tryb E (Economic) Tryb S: cykli 1 2 Rys. 1. Kolejne cykle pracy silnika podczas przyspieszania pojazdem (ograniczone do warunków przyspieszania pojazdem i zwiększania prędkości obrotowej, bez warunków pracy przy przełączaniu przełożenia) Pmax [bar] 1 7 2 1 2 2 2 Rmax [bar/deg] 1 2 2 2 2 dqmax [kj/mdeg] 2 2 1 Imax [kj/m] 2 1 2 2 2 2 2 2 Rys. 11. Analiza z cyklu na cykl wskaźników pracy silnika dla 7. kolejnych cykli podczas przyspieszania pojazdem 2

.. Analiza zmian wskaźników pracy silnika w warunkach przyspieszania Analizę porównawczą wskaźników pracy silnika wykonano wyznaczając wartości następujących wskaźników pracy silnika: IMEP, Pmax oraz Imax. Na rysunku przedstawiono wyniki tych prac, gdzie zaprezentowano zakres przyspieszania pojazdem do prędkości 1 km/h (kolor niebieski 7 cykli), zakres przyspieszania pojazdem do uzyskania maksymalnej prędkości obrotowej (kolor czerwony cykli) oraz warunki przyspieszania silnikiem na biegu luzem (kolor czarny 2 cykli). Podczas swobodnego przyspieszania silnikiem do wartości n = 2 obr/min, zakres średniego ciśnienia indykowanego jest ograniczony do bar i pokrywa się z warunkami przyspieszania pojazdu. Przy zwiększaniu prędkości obrotowej uzyskuje się tylko częściowe obciążenia o ograniczonym zakresie prędkości obrotowej. Maksymalne wartości ciśnienia spalania są znacznie mniejsze niż podczas przyspieszania pojazdem, jednak obejmują ten sam zakres. Wraz ze zwiększaniem maksymalnego ciśnienia w cylindrze zwiększa się kąt jego występowania. Zmiana maksymalnego ciśnienia spalania występuje w zakresie od 1 do 1 bar, jednak zmiana kąta wynosi tylko stopni OWK, a zależność przyjmuje postać liniową. Szybkość wywiązywania ciepła jest również proporcjonalna do maksymalnej wartości wywiązanego ciepła. 2 2 2 przyspieszanie (V = 1 km/h, 7 cykli) 1 2 Pmax [bar] 1 2 przyspieszanie (n = 2 ob/min; cykli) 1 2 Rmax [bar/deg] przyspieszanie silnikiem (n = obr/min, 2 cykli) 1 2 2 dqmax [kj/mdeg] Rys.. Ocena warunków przyspieszania pojazdem w 2. cyklach na tle pełnych danych pomiarowych Imax [kj/m] 2 1 d_imep d_imep [bar/cykl] [bar/-],,,2 2, 1,,, -, -1, -2, przyspieszanie (V = 1 km/h, 7 cykli) - 2 2 2 2 d_n [obr/min/cykl] d_pmax d_pmax [bar/cykl] [bar/-] 2 1 - -1 - -2 przyspieszanie (n = 2 ob/min; cykli) -2, -1, -,,1, 1, d_rmax [bar/deg/cykl] przyspieszanie silnikiem (n = obr/min, 2 cykli) d_imax [kj/m/cykl] [kj/m/] 2-2 - -2-2 - - 2 2 d_dqmax [kj/mdeg/cykl] Rys. 1. Zmienność wskaźników pracy silnika podczas jego przyspieszania Zmiany wskaźników pracy silnika określone z cyklu na cykl wskazują, że podczas swobodnego przyspieszania uzyskuje się większe zmiany prędkości obrotowej (maksymalne wartości to n = 2 obr/min/cykl). Podczas obciążania silnika wartości te osiągają około 7- obr/min/cykl (rys. 1). Szybkości zmian maksymalnego ciśnienia w cylindrze podczas swobodnego przyspieszania pokrywają zakres zmian podczas przyspieszania pojazdem, co wskazuje na jednakowe zmiany tego wskaźnika. Również szybkość zmian kąta tego ciśnienia pokrywa zakres zmian podczas przyspieszania obciążanym silnikiem. Zmiany szybkości wywiązywania ciepła z cyklu na cykl wynoszą do około kj/m /deg/cykl, jednak znaczne skupienie wartości przypada na około kj/m /deg/cykl. Podczas swobodnego przyspieszania nie obserwuje się istotnych rozbieżności w uzyskanych wartościach tych wskaźników. Badania średniego ciśnienia indykowanego w warunkach gwałtownego przyspieszania pozwoliły na uzyskanie mapy pracy silnika w warunkach charakterystyki zewnętrznej. Na podstawie danych zawartych na rys. 1 uzyskano charakterystykę średniego ciśnienia użytecznego p e na podstawie równania: p e = N e /(V ss n ) (1) gdzie: N e moc silnika, V ss objętość skokowa, cykliczność pracy silnika. 27

eta-m [-] p [MPa] Znajomość wyznaczonego średniego ciśnienia użytecznego oraz średniego ciśnienia indykowanego pozwoliły na oszacowanie średniego ciśnienia strat tarcia p T : p T = p i p e (2) a tym samym wyznaczenie sprawności mechanicznej określonej równaniem: eta-m = p e /p i () Wyniki tych analiz przedstawiono na rys. 1. Ze względu na brak warunków pracy silnika na charakterystyce zewnętrznej od prędkości biegu jałowego do prędkości n = 2 obr/min nie wyznaczono wielkości ciśnienia strat tarcia oraz sprawności mechanicznej. Z pozostałych danych wynika, że straty tarcia w silniku wynoszą około bar podczas pracy silnika o maksymalnej wartości p i, oraz że sprawność mechaniczna silnika wynosi około %. Przy maksymalnej prędkości obrotowej straty te ulegają częściowemu zwiększeniu, przez co sprawność mechaniczna zostaje ograniczona do około 2%., 2, 2, p i (IMEP), 2, 2, 1, p e 1, 1, % eta-m 2% 1,, p T,,, 1 2 7 Rys. 1. Określenie ciśnienia strat tarcia w silniku oraz sprawności mechanicznej w warunkach przyspieszania pojazdu. Wnioski Podczas swobodnego przyspieszania i przyspieszania obciążonego silnika uzyskuje się te same bezwzględne wskaźniki pracy silnika i ich zmiany z cyklu na cykl. Odmienne wartości dotyczą mniejszego średniego ciśnienia indykowanego i większych zmian prędkości obrotowych z cyklu na cykl. Wynikają one z braku obciążenia w tych warunkach pracy silnika. Sprawność mechaniczna turbodoładowanego silnika o bezpośrednim wtrysku benzyny wynosi około % w warunkach pełnego obciążenia i zmniejsza się do 2% przy maksymalnej prędkości obrotowej. Skróty i oznaczenia CGI Charged Gasoline Injection/doładowany silnik o wtrysku bezpośrednim dq heat release rate/szybkość wywiązywania ciepła dqmax maximum heat release rate/maksymalna szybkość wywiązywania ciepła d_imep indicating mean effective pressure change form cycle to cycle/zmiana średniego ciśnienia indykowanego z cyklu na cykl d_n engine speed change form cycle to cycle/ zmiana prędkości obrotowej silnika z cyklu na cykl eta-m engine mechanical efficiency/sprawność mechaniczna silnika Imax maximum heat release/maksymalna wartość wywiązanego ciepła IMEP, p i indicating mean effective pressure/średnie ciśnienie indykowane (czwartego cylindra) MBF% mass burnt fuel % (end of combustion)/kąt wypalenia % dawki paliwa (umowny koniec splania) Mo engine torque/moment obrotowy n engine speed/prędkość obrotowa silnika Ne engine power/moc silnika Pcyl cylinder pressure/ciśnienie w cylindrze (. cyl.) Pmax maximum pressure/maksymalne ciśnienie spalania Rmax maximum rise of cylinder pressure/ maksymalna szybkość przyrostu ciśnienia Vss engine displacement/objętość skokowa silnika engine periodicity/cykliczność pracy silnika 2

Literatura [1] Borowski P., Pielecha I., Cieślik W., Bueschke W., Czajka J. Statyczny i dynamiczny downsizing silników spalinowych. Logistyka /21, 71 7, ISSN 1-7. [2] Bueschke W., Czajka J., Pielecha I., Cieślik W., Borowski P., Wisłocki K. Doładowanie zakresowe nowoczesnych silników spalinowych. Logistyka /21, -7, ISSN 1-7. [] Cieślik W., Borowski P., Pielecha I., Bueschke W., Czajka J., Wisłocki K., Systemy recyrkulacji spalin we współczesnych konstrukcjach silnikowych. Logistyka /21, 111-17, ISSN 1-7. [] Drake M.C., Haworth D.C. Advanced gasoline engine development using optical diagnostics and numerical modeling. Proceedings of the Combustion Institute 1 (27). [] Global Media Newsroom; media.daimler.com (dostęp z dnia.1.2). [] Pielecha I., Cieślik W., Borowski P., Czajka J., Bueschke W. Reduction of the number of cylinders in internal combustion engines contemporary trends in downsizing. Combustion Engines (), 2, 21. ISSN 2-. [7] Pielecha I. Studium bezpośredniego wieloczęściowego wtrysku i spalania benzyny. Seria Rozprawy nr 7, Publisher Poznan University of Technology, Poznan 2. [] Saboohi Y., Farzaneh H. Model for developing an eco-driving strategy of a passenger vehicle based on the least fuel consumption. Applied Energy 1/2; (1):12 12. doi: 1.1/j.apenergy.2..17. [] Zhao F., Lai M.-C., Harrington D.L. Automotive spark-ignited direct-injection gasoline engines. Progress in Energy and Combustion Science 2 (1) 7 2. Dr hab. inż. Ireneusz Pielecha, prof. PP profesor na Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej. Mgr inż. Wojciech Cieślik doktorant na Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej. Mgr inż. Przemysław Borowski doktorant na Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej. Mgr inż. Maciej Skowron doktorant na Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej. Mgr inż. Wojciech Bueschke doktorant na Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej. 2