Verification of the model of single-acting hydraulic drive for cylinder valves of internal combustion engines

• Autorzy: Smoczyński M. , Szydłowski T.

Warianty tytułu

PL

Weryfikacja modelu hydraulicznego napędu jednostronnego działania dla zaworów silnikowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

An extended and verified model of single-acting hydraulic drive for cylinder valves of internal combustion (IC) piston engines has been presented. In a physical model of the valve drive system proposed, a Caterpillar electric control valve from the HEUI fuel system was used as a distributor and the function of an actuator was performed by a commercially available hydraulic cylinder. Experimental and verification tests were carried out on the physical model built on a test stand. In the model prepared, electrical, mechanical, and hydraulic parts may be discerned. The model of the valve drive system was divided into sub-models representing the control system, distributor electromagnet solenoid with variable inductance, distributor spool with the electromagnet armature, hydraulic actuator, valve with valve spring, distributor working chamber, flows through the supply gap and drain gap in the distributor, and the actuator working chamber. The models, whether originally prepared or extended during the verification tests, as well as the verification of the sub-models representing the control system and distributor electromagnet solenoid have been discussed in detail. The structure of the entire model and the relationships between input and output data of individual sub-models have been shown. The profiles of voltage and current of the control signal as well as the profiles of valve displacement and other valve motion parameters obtained from experiments have been compared with the corresponding profiles obtained from simulations. Good consistence between the experimental and simulation profiles of the valve displacement was obtained. The model thus prepared and verified became a tool for examining the properties of a single-acting hydraulic drive for the valves of internal combustion engines.

PL

W artykule został opisany uzupełniony i zweryfikowany model hydraulicznego napędu jednostronnego działania dla zaworów rozrządu tłokowego silnika spalinowego. W proponowanym napędzie, jako rozdzielacz wykorzystano elektrozawór Caterpillar z systemu HEUI. Jako element wykonawczy zastosowano komercyjny siłownik hydrauliczny. Badania eksperymentalne i weryfikacyjne przeprowadzono z wykorzystaniem stanowiska badawczego. Przygotowany model składał się z następujących części: elektrycznej, mechanicznej oraz hydraulicznej. Model napędu został podzielony na modele: układu sterującego, cewki elektromagnesu rozdzielacza o zmiennej indukcyjności, suwaka rozdzielacza wraz ze zworą, siłownika hydraulicznego, zaworu i sprężyny zaworowej, komory roboczej rozdzielacza, przepływu przez szczelinę zasilającą i przelewową rozdzielacza oraz komory roboczej siłownika. Szczegółowo omówiono modele przygotowane lub uzupełnione podczas badań weryfikacyjnych oraz weryfikację modelu układu sterującego i cewki elektromagnesu rozdzielacza. Pokazano strukturę całego modelu , a także zależności pomiędzy danymi wejściowymi i wyjściowymi poszczególnych modeli składowych. Porównano przebiegi napięcia oraz natężenia prądu sygnału sterującego uzyskane z badań eksperymentalnych i z symulacji, jak również przebieg wzniosu oraz parametry ruchu zaworu uzyskane z badań eksperymentalnych oraz z symulacji. Uzyskano dużą zgodność przebiegów wzniosu zaworu otrzymanych z badań eksperymentalnych oraz badań symulacyjnych. Tak przygotowany i zweryfikowany model stał się narzędziem do badań właściwości hydraulicznego napędu jednostronnego działania dla zaworów silnikowych tłokowego silnika spalinowego.

Słowa kluczowe

EN

internal combustion engine; camless valve drive; hydraulic drive

PL

silnik spalinowy; bezkrzywkowy napęd zaworów; napęd hydrauliczny

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 4
• Strony: 63--76, 157--170
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il.

Twórcy

autor

Smoczyński M.

• Lodz University of Technology, Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź

autor

Szydłowski T.

• Lodz University of Technology, Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź

Bibliografia

• [1] BARROS da CUNHA S., HEDRICK K., PISANO A.: Variable Valve Timing By Means of a Hydraulic Actuation. Society of Automotive Engineers 2000, SAE 2001-01-1220, SP-1523.
• [2] SMOCZYŃSKI, M., SZYDŁOWSKI, T.: Model of Hydraulic Single-Acting Drive for Valves of Internal Combustion Engines. Journal of KONES: Powertrain and Transport, Vol. 16, No. 1, pp. 465–472, 2009.
• [3] SMOCZYŃSKI, M., SZYDŁOWSKI, T.: Examining the properties of single-acting hydraulic drive for valves of internal combustion engines. The Archives of Automotive Engineering, Vol. 60, No. 2, 2013, Scientific Publishing House of PIMOT 2013.
• [4] SZYDŁOWSKI, T., SMOCZYŃSKI, M.: Model of Hydraulic Double-Acting Drive for Valves of Internal Combustion Engines. Journal of KONES: Powertrain and Transport, Vol. 16, No. 1, pp. 487–494, 2009.
• [5] TRAN X. T., MILTON B., WHITE T., TORDDON M.: Modelling HEUI injector in MATLAB SIMULINK. Proceedings of the 2003 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2003), Japan 2003.
• [6] TRAN X. T.: Modelling and Simulation of Electronically Controlled Diesel Injectors. Thesis for the degree of Master of Engineering, The University of New South Wales, August 2003, Sydney.
• [7] ZBIERSKI, K., SMOCZYŃSKI, M.: Motion Properties of Hydraulically Actuated Valve Train. Journal of KONES: Powertrain and Transport, Vol. 16, No. 3, pp. 517–526, 2009.
• [8] ZBIERSKI, K.: Koncepcja i wstępne badania elektrohydraulicznego rozrządu tłokowego silnika spalinowego (Conception and initial researches of electrohydraulic valve timing for internal combustion engine). Journal of KONES, Vol. 13, No. 3. pp. 443–453, 2006.
• [9] ZBIERSKI K., SZYDŁOWSKI T.: Napęd hydrauliczny zaworu rozrządu tłokowego silnika spalinowego. Istota, możliwości, własne koncepcje – cz. I (Hydraulic drive for cylinder valves of internal combustion piston engines. Essence, possibilities, authors’ concepts. Part I). Napędy i Sterowanie 10/2007.
• [10] ZBIERSKI, K., SZYDŁOWSKI, T.: Napęd hydrauliczny zaworu rozrządu tłokowego silnika spalinowego. Model i podstawowe parametry napędu jednostronnego działania – cz. II (Hydraulic drive for cylinder valves of internal combustion piston engines. Model and basic parameters of single-acting drive. Part II). Napędy i Sterowanie 7–8/2008.