ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Podobne dokumenty
ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

1. Wprowadzenie. 2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych. 3. Paliwa stosowane do zasilania silników

1. Wprowadzenie 1.1. Krótka historia rozwoju silników spalinowych

Właściwy silnik do każdego zastosowania _BlueEfficiencyPower_Polnisch_Schrift_in_Pfade.indd :55:33

WPŁYW ZASILANIA SILNIKA PERKINS 1104C BIOETANOLEM NA PRZEBIEG PROCESU WTRYSKU I PODSTAWOWE PARAMETRY ROZPYLANIA

2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych

INFLUENCE OF POWERING 1104C PERKINS WITH MIXTURE OF DIESEL WITH THE ADDITION OF THE ETHANOL TO HIS SIGNS OF THE WORK

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Wymagania edukacyjne Technologia napraw zespołów i podzespołów mechanicznych pojazdów samochodowych

PORÓWNAWCZE CYKLE PRACY SILNIKA Z WIELOETAPOWYM WTRYSKIEM PALIWA

WPŁ YW PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH ROZPYLACZY NA W Ł A Ś CIWOŚ CI U Ż YTECZNE SILNIKA ZASILANEGO PALIWEM LOTNICZYM

WPŁYW ZASILANIA SILNIKA PERKINS 1104C BIOETANOLEM NA EKONOMICZNE I ENERGETYCZNE WSKAŹNIKI JEGO PRACY

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

WPŁYW ZASILANIA PALIWEM MIKROEMULSYJNYM NA PROCES JEGO WTRYSKU W SILNIKU O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

TEMAT: PARAMETRY PRACY I CHARAKTERYSTYKI SILNIKA TŁOKOWEGO

Charakterystyki prędkościowe silników spalinowych

Tomasz P. Olejnik, Michał Głogowski Politechnika Łódzka

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

LABORATORIUM SILNIKÓW SPALINOWYCH Materiały pomocnicze

WPŁYW ZASTOSOWANIA WYBRANYCH PALIW ZASTĘPCZYCH NA DAWKOWANIE PALIWA W ZASOBNIKOWYM UKŁADZIE WTRYSKOWYM SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

ELASTYCZNOŚĆ SILNIKA ANDORIA 4CTI90

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Analysis of the influence of injection pressure in common rail system on spray tip penetration of the selected alternative fuels

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: STC TP-s Punkty ECTS: 3. Kierunek: Technologia Chemiczna Specjalność: Technologia paliw

Moment obrotowy i moc silnika a jego obciążenie (4)

PORÓWNANIE WYKRESU INDYKATOROWEGO I TEORETYCZNEGO - PRZYKŁADOWY TOK OBLICZEŃ

WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI PALIW MINERALNYCH I ROŚLINNYCH NA PRĘDKOŚĆ NARASTANIA CIŚNIENIA W PRZEWODZIE WTRYSKOWYM I EMISJĘ AKUSTYCZNĄ WTRYSKIWACZA

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

STANOWISKO BADAWCZE WTRYSKOWYCH UKŁADÓW COMMON RAIL ZASILANYCH PALIWAMI RÓŻNEGO TYPU

WPŁYW KĄTA WYPRZEDZENIA WTRYSKU NA JEDNOSTKOWE ZUŻYCIE PALIWA ORAZ NA EMISJĘ SUBSTANCJI TOKSYCZNYCH W SILNIKU ZS ZASILANYM OLEJEM RZEPAKOWYM

ĆWICZENIE 18 ANALIZA UKŁADU NAPĘDOWEGO CIĄGNIKA

Pytania na egzamin dyplomowy specjalność SiC

TRANSCOMP XV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów Wprowadzenie... 13

BADANIA WIZUALIZACYJNE JAKO METODA OCENY PARAMETRÓW WTRYSKU PALIWA DO SILNIKÓW O ZS

Silnik AFB AKN. Jałowy bieg (ciepły silnik, temperatura płynu chłodzącego nie niższa niż 80 C. Numer 0 (dziesiętne wartości wskazań)

Silnik AHU. Jałowy bieg (ciepły silnik, temperatura płynu chłodzącego nie niższa niż 80 C. Numer 0 (dziesiętne wartości wskazań)

Dalsze informacje na temat przyporządkowania i obowiązywnania planu konserwacji: patrz Okólnik techniczny (TR) 2167

SPECJALIZACJA BUDOWA SILNIKÓW SPALINOWYCH Z MECHATRONIKĄ

Naprawa samochodów Fiat 126P / Zbigniew Klimecki, Józef Zembowicz. Wyd. 28 (dodr.). Warszawa, Spis treści

Badania procesów wtrysku i spalania paliwa rzepakowego w silniku o zapłonie samoczynnym

SPIS TREŚCI. Przedmowa... 8

WPŁYW ZASILANIA SILNIKA ROLNICZEGO MIESZANINĄ OLEJU NAPĘDOWEGO Z BIOBUTANOLEM NA JEGO EFEKTYWNE WSKAŹNIKI PRACY

1. BADANIA DIAGNOSTYCZNE POJAZDU NA HAMOWNI PODWOZIOWEJ

DEGA. Diesel and Gas Mixture. LPG Powietrze. Spaliny ON + LPG. tylko ON!! ON+LPG. Termopara spalin ON + LPG. Wykres mocy [KW]

Wytyczne do montażu STAG Diesel

Logistyka - nauka. Tomasz Ambrozik, Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Pojazdów Samochodowych

Pomiar siły parcie na powierzchnie płaską

Przy prawidłowej pracy silnika zapłon mieszaniny paliwowo-powietrznej następuje od iskry pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej.

Kongres Innowacji Polskich KRAKÓW

ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Wyznaczanie granicznej intensywności przedmuchów w czasie rozruchu

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Identyfikacja samochodu

KONCEPCJA WERYFIKACJI DOŚWIADCZALNEJ ZAMODELOWANYCH OBCIĄŻEŃ CIEPLNYCH WYBRANYCH ELEMENTÓW KOMORY SPALANIA DOŁADOWANEGO SILNIKA Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM

Charakterystyki techniczne

Rok produkcji Rejestracja. Tel. - służbowy Data 29/04/2015. Grande Punto 1,3 MultiJet 90. Moc silnika. Rok produkcji

MOMENTY DOKRĘCANIA: ZAWIESZENIE SILNIKA

ŠkodaSuperb 4 4 ŠKODA SUPERB W NAJMOCNIEJSZEJ ODSŁONIE

SAMOCHODY ZASILANE WODOREM

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

MOMENTY DOKRĘCANIA: ZAWIESZENIE SILNIKA

MOMENTY DOKRĘCANIA: ZAWIESZENIE SILNIKA

GWARANCJA. Power Train pompa główna X X pompa pilotowa. Główne komponenty Plus

DANE TECHNICZNE - NOWY PEUGEOT 308

Układ napędowy. Silnik spalinowy CAT C27 Typ silnika CAT C 27. Zespół prądnic synchronicznych. Znamionowa prędkość obrotowa

The influence of physicochemical fuel properties on operating parameters in diesel engine

Laboratorium z Konwersji Energii SILNIK SPALINOWY

MOMENTY DOKRĘCANIA: ZAWIESZENIE ZESPOŁU SILNIK SKRZYNIA BIEGÓW

DŁUGODYSTANSOWY. Ekonomiczne rozwiązanie dla pokonujących długie trasy. Sterownik LPG/CNG do silników Diesel.

ORLIŃSKI Stanisław 1 1. WSTĘP

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

4 rzędowo, poprzecznie z przodu. Euro 4 - Euro 5 ze Start&Stop i DPF

COMPASS LIMITED Rok produkcji 2011 Typ silnika V -4X2 Ilość i układ cylindrów Pojemność skokowa 1998 cm 3

Dane techniczne. Nowe BMW X1. sdrive16d.

Rok produkcji Rejestracja. Tel. - służbowy Data 29/04/2015. Grande Punto 1,3 MultiJet 70. Moc silnika. Rok produkcji

Wpływ ciśnienia doładowania na ekonomiczno-energetyczne i ekologiczne wskaźniki pracy silnika 1.3 multijet

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: SEN EW-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Energetyka Specjalność: Energetyka wodorowa

MOMENTY DOKRĘCANIA: SILNIK

Zespół Szkół Samochodowych w Bydgoszczy

KARTY POMIAROWE DO BADAŃ DROGOWYCH

ZESZYTY NAUKOWE NR 10(82) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

Silniki AJM ARL ATD AUY

Wpływ kąta wyprzedzenia wtrysku na okres opóźnienia samozapłonu w silniku o zapłonie samoczynnym

WSKAŹNIKI INDYKOWANE SILNIKA PERKINS 1104D-E44TA ZASILANEGO DWUPALIWOWO OLEJEM NAPĘDOWYM I GAZEM ZIEMNYM

Silniki pojazdów samochodowych : podręcznik do nauki zawodu Technik pojazdów samochodowych / aut. Richard Fischer [et al.].

Silnik AKU. Jałowy bieg (ciepły silnik, temperatura płynu chłodzącego nie niższa niż 80 C). Numer 0 (dziesiętne wartości wskazań)

KATALOG SILNIKA KATALOG CZĘŚCI ZAMIENNYCH

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

WPŁYW MIESZANIN ETANOLU Z OLEJEM NAPĘDOWYM NA EMISJĘ WYBRANYCH SKŁADNIKÓW SPALIN

Badania wentylatora. Politechnika Lubelska. Katedra Termodynamiki, Mechaniki Płynów. i Napędów Lotniczych. Instrukcja laboratoryjna

SUZUKI SPLASH 1.200cc 16v 63 kw LPG NR INSTRUKCJI:

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 7 BADANIE POMPY II

SPIS TREŚCI 2. APARATURA PALIWOWA FIRMY BOSCH. :.,.. " 60

Zajęcia laboratoryjne

Silniki tłokowe. Dr inŝ. Robert JAKUBOWSKI

MODELOWANIE ZUŻYCIA PALIWA W SILNIKU WYSOKOPRĘŻNYM TYPU DI Z WYKORZYSTANIEM SIECI NEURONOWYCH

Transkrypt:

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013 Andrzej Ambrozik 1, Tomasz Ambrozik 2, Dariusz Kurczyński 3, Piotr Łagowski 4 WIELOETAPOWY WTRYSK PALIWA W SILNIKU MULTIJET 1.3 1. Wstęp Obecnie jednym z podstawowych kierunków rozwoju tłokowych silników spalinowych jest dążenie do uzyskania jak największej sprawności silników o zapłonie samoczynnym i ograniczenie emisji szkodliwych składników ze spalinami zgodnej z normą EURO 5, a od 2014r. normę EURO 6. Spełnienie w/w wymagań w bardzo dużym stopniu związane jest z zapewnieniem odpowiedniego przebiegu procesu wydzielania ciepła podczas procesu spalania, a szczególnie charakterystyki szybkości wydzielania ciepła. Charakterystyka ta powinna odznaczać się dość intensywnym wydzielaniem ciepła w początkowej fazie spalania zachodzącego według mechanizmu kinetycznego jednak bez wyraźnych pików [1, 2]. Spalanie zachodzące według mechanizmu dyfuzyjnego powinno charakteryzować się także dość szybkim i łagodnym przebiegiem. Proces spalania powinien zachodzić w sposób całkowity i zupełny przy możliwie niskich temperaturach i trwać stosunkowo krótko. Aby zapewnić taki przebieg procesu spalania należy w odpowiedni sposób realizować proces wtrysku paliwa. Wielkości charakteryzujące proces wtrysku paliwa, które były mierzone podczas badań to: ciśnienie paliwa w zasobniku paliwa p w, ciśnienie w cylindrze p c oraz przebieg natężenia prądu sterującego pracą wtryskiwacza I W. W celu wyznaczenia rzeczywistego początku i końca wtrysku paliwa przeprowadzono badania na stole probierczym EPS 815 wyposażonym w układ do pomiaru dawki paliwa Bosch KMA 822, wymiennik ciepła oraz układ do wizualizacji przebiegu procesu wtrysku paliwa. Zasobnikowy układ wtryskowy common rail wyposażony był w pompę wysokociśnieniową. Badania wykonano dla wtryskiwacza elektromagnetycznego stosowanego w silniku Fiat MultiJet 1.3 SDE 90 KM. Przeprowadzono je na stole probierczym Bosch EPS [3]. Rozpylacz umieszczony był w specjalnej komorze wizualizacyjnej wypełnionej paliwem. Badania wykonano dla różnych ciśnień paliwa w zasobniku i dla różnych strategii wtrysku paliwa. Podczas badań rejestrowano przebiegi zmiany ciśnienia w układzie wtryskowym oraz wielkości elektrycznych charakteryzujących pracę układu sterującego wtryskiwaczem. Rejestrowanymi wielkościami elektrycznymi było napięcie i natężenie prądu sterującego pracą wtryskiwacza. W oparciu o otrzymane wyniki badań wyznaczono podstawowe parametry strugi rozpylonego paliwa, tj. zasięg strugi, kąt 1 Prof. dr hab. inż. Andrzej Ambrozik, Katedra Mechaniki Wydziału Mechatroniki i Budowy Maszyn Politechniki Świętokrzyskiej 2 dr inż. Tomasz Ambrozik, Katedra Mechaniki Wydziału Mechatroniki i Budowy Maszyn Politechniki Świętokrzyskiej 3 dr inż. Dariusz Kurczyński, Katedra Mechaniki Wydziału Mechatroniki i Budowy Maszyn Politechniki Świętokrzyskiej 4 Dr inż. Piotr Łagowski, Katedra Mechaniki Wydziału Mechatroniki i Budowy Maszyn Politechniki Świętokrzyskiej 95

rozwarcia stożka strugi rozpylonego paliwa w jej podstawowym odcinku oraz średnią średnicę Sautera d 32. Następnie badany wtryskiwacz zainstalowano w silniku Fiat. W czasie badań silnik pracował według zewnętrznej charakterystyki prędkościowej. Podczas badań oprócz pomiarów typowych parametrów operacyjnych mierzono także następujące wielkości szybkozmienne: - zmienne ciśnienia w cylindrze, - przebiegi natężenia prądu sterującego pracą wtryskiwacza, - wartości kąta obrotu wału korbowego silnika. 2. Struktura strugi rozpylonego paliwa Rozpyloną strugę paliwa charakteryzują następujące parametry: zasięg strugi L str, kąt rozwarcia stożka strugi γ str oraz średnia średnica kropel rozpylanego paliwa d 32 [5, 6, 8]. Zasięg strugi definiuje się jako długość strugi w kierunku osiowym mierzona od otworka rozpylacza do czoła strugi. Drugim istotnym parametrem charakteryzującym kształt strugi jest kąt rozwarcia stożka strugi, który określa jej wymiar zewnętrzny. Średnią średnicę kropel rozpylonego paliwa zwaną średnicą Sautera (SMD Sauter Mean Diameter) definiuje się jako średnicę jednorodnego zbioru zastępczego kropel o takiej samej sumarycznej powierzchni i objętości co rzeczywisty zbiór kropel. Na wielkość kropel wpływają takie wielkości jak: konstrukcja rozpylacza i właściwości fizykochemiczne paliwa oraz jego turbulencja powodowana między innymi drganiami w kanale rozpylacza. Schemat strugi rozpylonego paliwa przedstawiono na rysunku 1 [1]. Rys.1. Schemat strugi rozpylonego paliwa [1]: 1 rozkład koncentracji paliwa, 2 rozkład prędkości kropel paliwa w poprzecznym przekroju strugi, 3 otoczka strugi, 4 jądro strugi, str - kąt rozwarcia stożka strugi, L str zasięg strugi, B str szerokość czoła stożka strugi Obliczenia parametrów strugi rozpylonego paliwa przeprowadzono z wykorzystaniem uogólnionych zależności empirycznych opisujących zależności tych wielkości od bezwymiarowych liczb kryterialnych [3, 4, 6, 7]: 96

1. Liczba Webera We, która określa wpływ czynników zewnętrznych na tworzenie się kropel. Charakteryzuje ona stosunek sił napięcia powierzchniowego i sił bezwładności występujących w strudze. 2 w śr dr pal We (1) 2. Liczba Macha M wyrażająca wpływ lepkości paliwa na proces rozpylania. Charakteryzuje ona stosunek sił napięcia powierzchniowego, bezwładności i lepkości. 2 pal M (2) dr pal pal pal 3. Liczba wyraża stosunek gęstości czynnika roboczego do gęstości wtryskiwanego paliwa. pow (3) pal Średnia średnica Sautera SMD (ang. Sauter Mean Diameter) d 32 jest to średnica kropli jednorodnego zbioru zastępczego kropel o tej samej sumarycznej objętości i tej samej sumarycznej powierzchni wszystkich kropel co ich powierzchnia w zbiorze rzeczywistym [3]. Średnica ta wpływa na takie wielkości jak zasięg strugi oraz wymianę ciepła i masy. Obliczana jest ona z zależności [5, 8]: 0,0733 M d32 SMD A dr (4) We 0, 266 Stałą doświadczalną dla wtryskiwaczy zamkniętych wg [5] przyjmuje się A=1,445 Najbardziej istotną z punktu widzenia procesów zachodzących w silnikach spalinowych jest średnia średnica według Sautera. Wymiar średniej średnicy Sautera ma decydujący wpływ na proces wymiany masy. Ważnym parametrem strugi rozpylonego paliwa jest maksymalny zasięg czoła strugi. Wielkość ta bezpośrednio wpływa na przebieg procesu tworzenia mieszanki palnej. Maksymalny zasięg czoła strugi według [5, 8] wyraża zależność: l max 0,355 0,08 0,5 A dr We M (5) Współczynnik doświadczalny A dla dużych przeciwciśnień według [5] wynosi A=4,48. Kąt rozwarcia stożka strugi rozpylonego paliwa w jej podstawowym odcinku zgodnie z [5, 8] jest: str 0,32 0,07 0,5 2a tan Fw We max M Stała doświadczalna według [5] F w =0.00751 (6) 97

Maksymalną początkową prędkość wypływu strumienia paliwa z rozpylacza obliczano z zależności [3]: (7) 3. Obiekt badań i aparatura kontrolno-pomiarowa Obiektem badań był czterocylindrowy tłokowy silnik spalinowy z wieloetapowym bezpośrednim wtryskiem paliwa Fiat MultiJet 1.3SDE 90 KM. Podstawowe dane techniczne silnika przedstawiono w tabeli 1. Układ zasilania badanego silnika wyposażony był w zasobnikowy układ wtryskowy common rail oraz elektromagnetyczne wtryskiwacze paliwa z sześciootworowymi rozpylaczami o średnicy każdego otworka dr= 12 m. Tabela 1. Podstawowe dane techniczne silnika Fiat MultiJet1.3 SDE 90 KM [3] Parametr Wartość Układ cylindrów pionowy - rzędowy Liczba cylindrów, c 4 Rodzaj wtrysku Bezpośredni, wieloetapowy wtrysk paliwa Kolejność pracy cylindrów 1 3 4 2 Stopień sprężania 17,6 Średnica cylindra 69,6 mm Skok tłoka 82 mm Pojemność skokowa silnika 1251 cm 3 Maksymalna moc efektywna silnika 66 kw przy 4000 obr/min Maksymalny moment obrotowy silnika 200 Nm przy 1750 obr/min Na rysunku 2 przedstawiono budowę silnika Fiat w którym zastosowano system common rail umożliwiający trzyetapowy wtrysk paliwa. 98

Rys.2. Budowa silnika Fiat [3]: 1 dolny korpus silnika, 2 korpus silnika, 3 miska olejowa, 4 katalizator, 5 pas klinowy, 6 chłodnica oleju, 7 turbosprężarka, 8 giętki przewód olejowy, 9 filtr oleju, 10 kolektor wydechowy, 11 osłona cieplna, 12 korek wlewu oleju, 13 łańcuch rozrządu, 14 pokrywa łańcucha rozrządu, 15 górna głowica cylindrów, 16 dolna głowica cylindrów, 17 świeca żarowa, 18 czujnik ciśnienia CR, 19 przewód powrotu paliwa, 20 zawór, 21 miarka poziomu oleju, 22 sprężyna zaworowa, 23 wałek rozrządu, 24 zbiornik hydrauliczny, 25 lewe tylne koło rozrządu, 26 przewód wysokociśnieniowy, 27 wtryskiwacz, 28 prawe tylne koło rozrządu, 29 zawór regulacji ciśnienia w CR, 30 kolektor ssący, 31 pompa podciśnienia, 32 pompa wysokiego ciśnienia, 33 zawór recyrkulacji spalin EGR, 34 króciec termostatu, 35 termostat, 36 tłok, 37 pierścień tłoka, 38 korbowód, 39 koło foniczne, 40 tylny uszczelniacz wału, 41 wał korbowy, 42 koło zamachowe, 43 wieniec koła zamachowego Na zewnętrznej charakterystyce prędkościowej (rysunek 3) przedstawiono przebieg zmiany mocy, efektywnego momentu obrotowego oraz jednostkowego i godzinowego zużycia paliwa. Maksymalna moc 66 kw osiągana jest przy prędkości obrotowej równej 4000 obr/min, a 86% mocy maksymalnej silnik osiąga przy prędkości obrotowej 5000 obr/min. Maksymalny moment obrotowy 200 Nm osiągany jest przy prędkości obrotowej 1750 obr/min. Maksymalny moment obrotowy tego silnika ograniczony jest wymiarami gabarytowymi silnika. Wymiary te uniemożliwiają połączenie go z większymi typami sprzęgieł, które są niezbędne do przenoszenia większych momentów obrotowych. 99

Rys. 3. Zewnętrzna charakterystyka prędkościowa silnika Fiat Na rysunku 4 przedstawiono widok stanowiska badawczego przeznaczonego do obserwacji rozwoju strugi paliwa. Na stanowisku tym zainstalowano wtryskiwacz elektromagnetyczny stosowany w silniku Fiat. Rys.4. Widok stanowiska badawczego z pompą wysokiego ciśnienia i zamontowanym w komorze wizualizacyjnej wtryskiwaczem: 1 pompa wysokiego ciśnienia, 2 badany wtryskiwacz, 3 komora wizualizacyjna 4. Wyniki pomiarów i ich analiza W celu wyznaczenia wpływu wielkości ciśnienia wtrysku na rzeczywisty początek i koniec wtrysku paliwa na stole probierczym Bosch ESP 815 zbadano wtryskiwacz elektromagnetyczny firmy Bosch stosowany w badanym silniku. Podczas badań zmieniano przebieg prądu sterującego otwarciem i zamknięciem wtryskiwacza. Na rysunku 5 przedstawiono przebieg zmiany natężenia prądu sterującego pracą wtryskiwacza I w oraz ciśnienia wtrysku paliwa p w. Na wykresie zaznaczono charakterystyczne punkty określające początek otwarcia α pi i zamknięcia α ki wtryskiwacza oraz rzeczywisty początek α pw i koniec α kw wtrysku paliwa. Podczas pracy wtryskiwacza elektromagnetycznego zawsze występuje opóźnienie jego otwarcia α opw i zamknięcia α okw względem sygnału sterującego. 100

pw, [MPa] 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 330 340 350 360, [oowk] 370 380 opw okw Iw pw Iw, [A] 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 pi pw ki kw Rys.5. Przebieg zmiany natężenia prądu sterującego pracą wtryskiwacza oraz przebieg ciśnienia wtrysku dla silnika pracującego według zewnętrznej charakterystyki prędkościowej przy n=4800 obr/min: α pi początek natężenia prądu inicjującego początek wtrysku paliwa, α ki punkt na wykresie natężenia prądowego rozpoczynającego zamykanie rozpylacza, α pw rzeczywisty początek wtrysku paliwa, α kw rzeczywisty koniec wtrysku paliwa, α opw okres opóźnienia rzeczywistego początku wtrysku paliwa, α okw okres opóźnienia rzeczywistego końca wtrysku paliwa Na podstawie przeprowadzonych wizualizacyjnych badań strugi paliwa określono początek i koniec rzeczywistego wtrysku paliwa do komory wizualizacyjnej przy różnych ciśnieniach w szynie zbiorczej kolektora paliwa, różnych czasach trwania sygnału wtrysku i różnym początku wtrysku drugiej dawki paliwa. Na rys. 5 przedstawiono przykładowe zdjęcia rozprzestrzeniania się strugi przy ciśnieniu w zasobniku paliwa wynoszącym 75 MPa oraz dla czasu 0,4; 05; 0,6 i 0,7 ms po sygnale inicjującym wtrysk paliwa. Na rys. 6 przedstawiono zestawienie zdjęć wykonanych dla paliwa, które było wtryskiwane pod różnym ciśnieniem wynoszącym 50 MPa, 100 MPa i 150 MPa w trzech fazach. Każdy z rzędów przedstawia zdjęcia wykonane co 0,4; 0,55 i 0,7 ms po czasie wysłania impulsu sterującego do wtryskiwacza. Całkowity czas trwania sygnału wynosił 450 s. Z przeprowadzonych prób wynika, że wartości opóźnień zależą od ciśnień wtrysku. W każdej z faz wtrysku strugi tworzony pod wyższym ciśnieniem miały większy zasięg oraz kąt rozwarcia stożka strugi. Spowodowane to było m.in. przyśpieszeniem początku wtrysku realizowanym przy wyższych ciśnieniach. 101

Rys. 5. Rozprzestrzenianie się strugi przy ciśnieniu wtrysku 75MPa 50MPa 100MPa 150MPa 0,4 ms 0,55 ms 0,7 ms Rys. 6. Rozprzestrzenianie się strugi przy ciśnieniu w szynie zbiorczej kolektora wynoszący odpowiednio: 50 MPa, 100 MPa i 150 MPa W tabeli 2 przedstawiono wartości wielkości ciśnienia w zasobniku paliwa p w, kąta początku wtrysku paliwa α pw oraz kąta końca wtrysku paliwa α kw. Początek sygnału sterującego następował przy -105 OWK, natomiast jego koniec odpowiadał -99,6 OWK. 102

Tabela 2. Początek i koniec wtrysku paliwa dla różnych ciśnień w zasobniku paliwa p w α pw α kw [MPa] [ OWK] [ OWK] 50-100,5-96,9 75-101,0-94,8 100-101,3-93,9 125-101,5-92,8 150-101,7-92,1 Przykładowe obliczone według wzorów 1 7 wartości wielkości parametrów wtrysku paliwa przedstawiono w tabeli 3 dla silnika zasilanego olejem napędowym ON i pracującego według zewnętrznej charakterystyki prędkościowej. Tabela 3. Wyniki pomiarów i obliczeń parametrów wtrysku paliwa w silniku Fiat pracującego według zewnętrznej charakterystyki prędkościowej, zasilanego handlowym olejem napędowym Lp. n N e M o p w w max l max γ str d 32 [obr/min] [kw] [Nm] [MPa] [m/s 2 ] [m] [ ] [ s] 1. 1000 8,41 80 39,4 229 0,183 7,2 15,29 2. 1200 10,88 86 57,5 273 0,196 8,4 13,37 3. 1400 16,20 110 73,3 300 0,197 9,4 12,34 4. 1700 34,72 194 85,7 384 0,179 15,0 9,16 5. 1800 37,92 200 91,5 412 0,187 15,7 8,80 6. 2000 41,69 198 99,9 387 0,176 15,3 9,03 7. 2200 46,32 200 103,3 390 0,178 15,3 9,03 8. 2400 50,79 201 108,5 388 0,176 15,3 9,06 9. 2600 55,57 203 112,3 392 0,179 15,2 9,07 10. 2800 58,96 200 116,9 376 0,178 14,4 9,39 11. 3000 59,38 188 120,5 357 0,155 15,3 9,20 12. 3200 60,98 181 128,1 337 0,149 14,7 9,50 13. 3400 63,74 178 134,1 485 0,196 18,4 7,90 14. 3600 64,05 169 141,1 471 0,197 17,6 8,08 15. 3800 64,43 161 150,9 447 0,196 16,5 8,45 16. 4000 63,59 151 156,5 438 0,192 16,6 8,50 17. 4200 61,02 138 156,5 439 0,194 16,2 8,55 18. 4400 56,51 122 156,7 422 0,192 15,6 8,82 19. 4600 53,76 111 159,1 384 0,183 14,4 9,36 20. 4800 52,06 103 157,3 388 0,189 14,3 9,43 Na wykresie 5 przedstawiono zależność ciśnienia wtrysku paliwa od prędkości obrotowej wału korbowego i momentu obrotowego badanego silnika. Kolorem czerwonym oznaczono ciśnienie wtrysku wynoszące od 20 40 MPa, kolorem zielonym od 40 60 MPa, kolorem fioletowym od 60 80 MPa, kolorem niebieskim od 80 100 MPa, kolorem pomarańczowym od 100 120 MPa, kolorem szarym od 120 140 MPa i kolorem różowym od 140 160 MPa. Ciśnienie wtrysku mniejsze 103

od 40 MPa występowało przy prędkości obrotowej n=1200 obr/min i przy małych obciążeniach. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej ciśnienie wtrysku wzrastało. Podobna zależność występuje dla większych obciążeń silnika, tj. wraz ze wzrostem obciążenia silnika także wzrastało ciśnienie wtrysku paliwa. Z wykresu wynika, że przy małych obciążeniach silnika ciśnienie wtrysku paliwa było zawsze niższe w porównaniu z ciśnieniami występującymi przy tych samych prędkościach obrotowych wału korbowego i przy maksymalnych obciążeniach silnika. Rys. 5. Zależność ciśnienia wtrysku paliwa w funkcji prędkości obrotowej wału korbowego i momentu obrotowego silnika Fiat Na wykresie 6 przedstawiono zależność średniej średnicy kropli Sautera d 32 w funkcji prędkości obrotowej wału korbowego i momentu obrotowego silnika Fiat. Z wykresu wynika, że przy małych prędkościach obrotowych i małych obciążeniach silnika średnia średnica kropli d 32 zmieniała się od 20 m do 25 m (kolor niebieski). Kolorem fioletowym zaznaczono średnie średnice kropel zmieniające się w zakresie od 15 m do 20 m, natomiast kolorem zielonym średnie średnice kropel zmieniające się od 10 m do 15 m. Najmniejsze średnie średnice kropel d 32 wynoszące poniżej 10 m (oznaczone kolorem czerwonym) otrzymywano dla większych obciążeń silnika. Wraz ze wzrostem obciążenia silnika średnia średnica kropel malała. 104

Rys.6. Zależność średniej średnicy kropli Sautera d 32 w funkcji prędkości obrotowej wału korbowego i momentu obrotowego silnika Fiat Na wykresie 7 przedstawiono zależność maksymalnej prędkości wypływu paliwa z rozpylacza w max w funkcji prędkości obrotowej wału korbowego i momentu obrotowego silnika Fiat. Przy prędkości obrotowej n=1200 obr/min i przy małych obciążeniach silnika maksymalna prędkość wypływu paliwa z rozpylacza nie przekraczała w max =100 m/s. Wraz ze wzrostem obciążenia silnika maksymalna prędkość wypływu paliwa z rozpylacza wzrastała. Największe maksymalne prędkości wypływu paliwa z rozpylacza w max =400 500 m/s występowały kiedy silnik pracował według charakterystyk obciążeniowych przy nє{3800, 4000, 4200} obr/min przy dużych jego obciążeniach. Rys.7. Maksymalna prędkość wypływu paliwa z rozpylacza w funkcji prędkości obrotowej wału korbowego i momentu obrotowego silnika Fiat 105

5. Podsumowanie Na podstawie przeprowadzonych badań można sformułować następujące wnioski: - wartość opóźnienia rzeczywistego wtrysku paliwa ulega zmianie w zależności od ciśnienia panującego w zasobniku paliwa. Im wyższe ciśnienie, tym opóźnienie rzeczywistego wtrysku paliwa względem sygnału inicjującego wtrysk jest krótszy, tj. dla ciśnienia wtrysku p w =50 MPa rzeczywisty początek wtrysku rozpoczynał się 4,5 OWK po sygnale inicjującym początek wtrysku paliwa, natomiast dla ciśnienia p w =150 MPa rzeczywisty początek wtrysku rozpoczynał się po 3,3 OWK, - zwiększenie ciśnienia powodowało, że koniec rzeczywistego wtrysku paliwa następował później. Powodowało to wydłużenie okresu trwania wtrysku paliwa. Dla ciśnienia p w =50 10 6 Pa rzeczywisty koniec wtrysku następował 2,7 OWK po sygnale inicjującym koniec wtrysku paliwa, natomiast dla ciśnienia wtrysku p w =150 10 6 Pa rzeczywisty koniec wtrysku następował po 7,5 OWK, - maksymalny zasięg czoła strugi paliwa dla silnika pracującego przy maksymalnym obciążeniu wynosił od l max =0,149 m do l max =0,197 m, - średnia średnica kropli dla ciśnienia wtryskiwanego przy ciśnieniu do 75 MPa jest wyraźnie mniejsza od kropel, gdy paliwo wtryskiwane było przy niższych ciśnieniach, - średnia średnica kropli przy coraz wyższych obciążeniach były coraz mniejsze. Wynika to z tego, że przy coraz wyższych obciążeniach były coraz wyższe ciśnienia panujące w zasobniki paliwa, - w silniku wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wału korbowego ciśnienie w zasobniku paliwa było coraz wyższe i dla silnika pracującego według zewnętrznej charakterystyki prędkościowej przy n=1000obr/min wynosiło p w =39,4 MPa, natomiast przy n=4800obr/min wynosiło p w =157,3 MPa, - wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wału korbowego i obciążenia silnika maksymalna prędkość wypływu paliwa z rozpylacza była coraz większa. Największe maksymalne prędkości wypływu paliwa z rozpylacza wynosiły w max =400 500 m/s, - kąt rozwarcia stożka strugi paliwa był najmniejszy dla prędkości od 1000 obr/min do 1400 obr/min i wynosił od 7,2 9,4 OWK. Dla prędkości powyżej 3400 obr/min kąt ten był największy i wynosił 18,4 OWK, - kąt rozwarcia stożka strugi rozpylonego paliwa w jej podstawowym odcinku obliczany dla ciśnień wtrysku paliwa większych od 85 MPa miał prawie jednakową wartość γ str 15. Literatura [1] Ambrozik A.: Wybrane zagadnienia procesów cieplnych w tłokowych silnikach spalinowych, Politechnika Świętokrzyska, Kielce 2003. [2] Ambrozik A., Ambrozik T., Kurczyński D., Łagowski P.: Sprawozdanie z grantu Modelowanie wydzielania ciepła i emisji NO ze spalinami w silniku o zapłonie samoczynnym zasilanym olejem napędowym i paliwami pochodzenia roślinnego, nr grantu: 4 T12D 053 28 [3] Ambrozik T.: Proces spalania w silniku z wieloetapowym wtryskiem paliwa, praca doktorska, Politechnika Świętokrzyska, Kielce, 2012r. 106

[4] Ambrozik A., Ambrozik T., Orliński P., Orliński S.: Wpływ zasilania silnika Perkins 1104C bioetanolem na przebieg procesu wtrysku i podstawowe parametry rozpylania. Logistyka Nauka 3/2011, s. 21-28. ISBN 978-83-7351-443-0, 2011. [5] Лышевский А.С.: Процессы распыливания топлива дизельными форсунками, Москва, Машгиз, 1963. [6] Orzechowski Z., Prywer J.: Rozpylanie cieczy, WNT, Warszawa 1991. [7] Orliński S.: Wpływ zasilania silnika rolniczego Perkins 1104c-44 paliwami estrowo-etanolowymi na wybrane parametry procesu wtrysku i spalania w aspekcie ekologicznym, IX Konferencja Naukowo-Techniczna Logistyka Systemy Transportowe Bezpieczeństwo w Transporcie. Wydział Transportu i Elektrotechniki Politechniki Radomskiej. Komitet Transportu Polskiej Akademii Nauk. Szczyrk, 17-20 kwietnia 2012 r. str. 1761-1768. LOGISTYKA 3/12. [8] Разлейцев Н.Ф.: Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях, Издательское объединение Вища школа, Харьков 1980. Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki badań i analizę procesu wtrysku paliwa w silniku z wieloetapowym wtryskiem paliwa. Przedstawiono podstawowe parametry strugi rozpylonego paliwa tj. Zasięg i prędkość przedniego czoła strugi, kąt rozwarcia stożka wypływającej z rozpylacza strugi paliwa, średnią objętościowo-powierzchniową średnicę kropli oraz wielkość dawki paliwa wtryskiwanego podczas cyklu pracy silnika. Badania przeprowadzono na stanowisku dynamometrycznym silnikowym wyposażonym w system do pomiaru wielkości szybkozmiennych. Słowa kluczowe: silnik spalinowy, wieloetapowy wtrysk paliwa, parametry strugi paliwa MULTIPLE INJECTION FUEL OF THE MULTIJET 1.3 ENGINE Abstract The article presents the research results and analysis of the fuel injection process of multiple fuel injection engine. It presents also the basic stream parameters of atomizing fuel such as: spray tip penetration, the velocity distributions of spray, spray angle, mean diameter is the Sauter mean diameter and the amount of fuel charge during the engine work cycle. The research were conducted with usage of the dynamometer stand equipped with a fast changing quantities measuring system. Keywords: combustion engine, multiple injection fuel, stream parameters of atomizing fuel 107