Investigations of a D10 laboratory Farymann Diesel engine by means of a Langmuir probe

• Autorzy: Korczewski Z. , Rudnicki J. , Piechowski L. , Cenian A.

Warianty tytułu

PL

Badania diagnostyczne silnika laboratoryjnego Farymann Diesel D10 z zastosowaniem sondy Langmuira

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

A precise determination of the crankshaft angular position, at which the self fuel ignition occurs in a diesel engine, enables a credible diagnosis of the technical condition of the engine working space as well as the fuel feed system. An observation of the Langmuir probe signal provides entirely new possibilities for engine diagnostics. The probe is introduced into the working space of a cylinder through its indicator valve. This paper presents preliminary results of diagnostic tests performed on a D10 type Farymann Diesel engine. The main aim of the investigations was to confirm the diesel engine control susceptibility to the applied, original measuring method that enables a precise determination of the crank-shaft angle, under which the fuel self-ignition occurs. In order to verify the diagnostic results, simultaneous measurements have been conducted of the cylinder pressure as well as vibrations (measured on the cylinder head cover or its mounting bolts) generated by the engine fuel injection system and the valve timing system. A satisfactory qualitative and quantitative agreement of the recorded control parameters has been obtained using a simplified comparative analysis. The results showed that further upgrade of the diagnostic method as well as the computer software is necessary in order to synchronize all the monitored variables and enable a comparative analysis in relation to the angular crankshaft position.

PL

Precyzyjne wyznaczenie położenia kątowego wału korbowego, przy którym następuje samozapłon paliwa silnika o ZS to podstawowy warunek sformułowania wiarygodnej diagnozy o stanie technicznym jego przestrzeni roboczych oraz układu zasilania paliwem. Całkowicie nowe możliwości w tym względzie wnosi obserwacja sygnału sondy Langmuira, którą wprowadza się do przestrzeni roboczej cylindra przez zawór indykatorowy. W niniejszym artykule zaprezentowano wstępne wyniki badań diagnostycznych silnika laboratoryjnego Farymann Diesel D10 z zastosowaniem tej metody. Podstawowym celem badań było potwierdzenie podatności kontrolnej silnika o ZS na zastosowanie całkowicie oryginalnej metody pomiarowej, która umożliwia precyzyjne wyznaczenie kąta samozapłonu paliwa. Dla weryfikacji informacyjności diagnostycznej uzyskanych wyników pomiarowych przeprowadzono jednoczesne pomiary ciśnienia cylindrowego oraz drgań generowanych z układu wtryskowego i rozrządu zaworowego silnika (mierzonych na pokrywie głowicy lub jej śrubach ściągowych). W wyniku uproszczonej analizy porównawczej uzyskano zadowalającą zgodność jakościową i ilościową zarejestrowanych przebiegów obserwowanych parametrów kontrolnych. Uzyskane doświadczenia badawcze wskazują na konieczność dalszej modernizacji metody pomiarowej oraz oprogramowania komputerowego, tak aby możliwe było precyzyjne zsynchronizowanie rejestracji wszystkich wielkości pomiarowych, umożliwiające dokonanie analizy porównawczej ich przebiegów względem położenia kątowego wału korbowego.

Słowa kluczowe

EN

technical diagnostics; diesel engine; investigations of working processes; Langmuir probe

PL

diagnostyka techniczna; tłokowy silnik spalinowy o ZS; badanie procesu roboczego; sonda Langmuira

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Combustion Engines
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 52, nr 2
• Strony: 75--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Korczewski Z.

• Department of Marine and Land Power Plants in the Faculty of Ocean Engineering & Ship Technology at Gdańsk University of Technology

autor

Rudnicki J.

• Faculty of Ocean Engineering and Ship Technology at Gdańsk University of Technology

autor

Piechowski L.

• Physical Aspects of Ecoenergy, The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery PASci., Gdańsk

autor

Cenian A.

• Physical Aspects of Ecoenergy, The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery PASci., Gdańsk

Bibliografia

• [1] Böhme D.K.: Chemical ionization in flames Ion molecular reactions New York: Plenum pp. 323–343, 1972.
• [2] Hayhurst A.N., Kittelson D.B.: Combust. Flame 31, pp. 37–51, 1978.
• [3] Gooding J.M., Böhme D.K., Ng C.-W.: Combust. Flame 36, pp. 45-62, 1979.
• [4] Eraslan A.N., Brown R.C.: Combust. Flame 74, pp. 19–37, 1988.
• [5] Calcote H.F., Keil D.G.: Pure Appl. Chem. 62, pp. 815–824, 1990.
• [6] Pedersen T., Brown R.C.: Combust. Flame 94, pp. 433–448, 1993.
• [7] Fialkov A.B.: Prog. Energy Combust. Sci. 23, pp. 399–528, 1997.
• [8] Weilmuster P., Keller A., Homann K.-H.: Combust. Flame 116, pp. 62–83, 1999.
• [9] Starik A.M., Savel’ev A.M., Titova N.S., Schumann U.: Aerospace Sci. Technol. 6, pp. 63–81, 2002.
• [10] Haverkamp H., Wihem S., Sorokin A., Arnold F.: Atmospheric Environment 38, pp. 2879–84, 2004.
• [11] Savel’ev A.M., Starik A.M., Titova N.S., Favorskii O.N.: Doclady Physics 49, pp. 441 446, 2004.
• [12] Shimasaki Y., et al.: Automotive Engineering 101 (1993), p. 15.
• [13] Yu F., Turco R.P.: J. Geophys. Res. 103, pp. 25915–34, 1998.
• [14] Fahey D.W., Shumann U., Ackerman S., Artaxo P., Boucher O., Danilin M.Y., Kärcher B., Minnis P., Nakajima T., Toon O.B.: Aviation and the Global Atmosphere, A Special Report of IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), eds J.E. Penner, D.H. Lister, D.J. Griggs, D.J. Dokken, M. McFarland (UK, Cambridge, Cambridge Univ. Press), pp. 65–120, 1999.
• [15] Starik A.M., Savel’ev A.M., Titova N.S.: Proc. of 2nd Int. Workshop on Cold Atmospheric Pressure Plasmas: Sources and Applications (Bruges, Belgium), pp. 118–122, 2005.
• [16] Yoshimaya S., Tomita E.: Fundamental study on combustion diagnostics using a spark plug as an ion probe, SAE Technical Paper 2000-01-2828, 2000.
• [17] Sotton J., Labuda S.A., Ruttun B., Bellenoue M.: 30th Int. Symp. on Combustion, W-I-P, p. 241, 2004.
• [18] Bellenoue M., Cenian A., Kageyama T., Labuda S.A., Leys C.: J. Tech. Phys. 44, 363, 2003.
• [19] Rodrigues J.M., Agneray A., Jaffrézic X., Bellenoue M., Labuda S., Leys C., Chernukho A.P., Migoun A.N., Cenian A., Starik A.M., Titova N.S., Savel’ev A.M.: Evolution of charged species in propane/air flames – mass-spectrometric analysis and modelling, Plasma Sources Sci. Technol. 16, pp. 161–172, 2007.
• [20] Estefanous F.A.: Ionization in Diesel combustion: mechanism, new instrumentation and engine applications, PhD thesis (UMI Number: 3466645), Graduate School of Wayne State University, Detroit, Michigan, 2011.
• [21] Cenian A.: Diagnostyka procesu spalania węglowodorów. Raport końcowy projektu badawczego PB1071/T10/2002/22. IMP PAN, Gdańsk 2002.
• [22] Maclatchy C.S.: Charge depletion downstream of a cylindrical Langmuir probe immersed in flowing, high-pressure plasma. IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 17, No. 1. February 1989.
• [23] Maclatchy C.S., Smith H.C.L.: The electron current to a Langmuir probe in flowing high-pressure plasma. IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 19, No. 6, 1991.
• [24] Rychter T., Teodorczyk A.: Teoria silników tłokowych. WKiŁ, Warszawa 2006.