Identification of combustion engine static states in real operation conditions of an earthmoving machine

• Autorzy: Marecka-Chłopek E. , Budny E. , Chłopek Z. , Chłosta M.

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja statycznych stanów pracy silnika spalinowego w warunkach rzeczywistego użytkowania maszyny roboczej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Internal combustion engines are the basic units for the power train of mobile machines, which are most often self-ignition engines. For several decades special weight is being put to ecological properties of machines, above all, to the pollutant emission from internal combustion engines. For this reason, it is necessary to develop a research method of the pollutant emission from internal combustion engines. Properties of internal combustion engines are strongly sensitive of work's static states and the dynamic state occurrences. Particularly, the pollutant emission is strongly sensitive. From these reasons, for the purpose of the evaluation of operation properties for internal combustion engines in real working conditions, it is necessary to examine engine work conditions. The description of engine working conditions, in the stabilised thermal engine state, are in the form of the following processes: the engine speed and torque, which have been implemented in the paper. Demonstration tests, applied for the homological research of pollutant emission from internal combustion engines have been described with the static test - ECE R 49 and the dynamic test - ETC. A way of appointing static states of an engine for dynamic working engine conditions has been presented. A two-dimensional histogram of static engine working states has been appointed for the ETC test. Empirical research of the static engine working states for a caterpillar bulldozer has been carried out. The engine steering and the engine speed have been recorded. The static states of the engine work have been examined in the condition of real engine work. One-dimensional and two-dimensional histograms of the engine work states have been examined. A low compliance of the two dimensional histogram of engine work states with the standard static test has been stated for research of construction machine engines.

PL

Podstawowym środkiem napędu mobilnych maszyn roboczych są silniki spalinowe, najczęściej o zapłonie samoczynnym. Od kilkudziesięciu lat szczególną wagę przykłada się do ekologicznych właściwości maszyn, przede wszystkim do emisji zanieczyszczeń z silników spalinowych. Z tego powodu istnieje konieczność rozwijania metod badań emisji zanieczyszczeń z silników spalinowych. Właściwości silników spalinowych są silnie wrażliwe na stany statyczne pracy oraz na występowanie stanów dynamicznych. Szczególnie silna wrażliwość zachodzi w wypadku emisji zanieczyszczeń. Z tych powodów - w celu oceny właściwości użytkowych silników spalinowych w warunkach ich rzeczywistej eksploatacji konieczne jest badanie warunków pracy silników. W pracy formalnie wprowadzono sposoby opisu warunków pracy silników spalinowych - w ustabilizowanym stanie cieplnym - w postaci procesów: prędkości obrotowej i momentu obrotowego. Opisano przykładowe testy, stosowane do badań kwalifikacyjnych emisji zanieczyszczeń z silników spalinowych: statyczny - ECE R 49 i dynamiczny ETC. Przedstawiono sposób wyznaczania stanów statycznych silnika, odpowiadających dynamicznym warunkom jego pracy na przykładzie testu ETC. Wyznaczono dwuwymiarowy histogram statycznych stanów pracy silnika w teście ETC. Dla spycharki gąsienicowej wykonano badania empiryczne stanów pracy silnika spalinowego. Zarejestrowano przebiegi sterowania silnika oraz prędkości obrotowej. Zbadano statyczne stany pracy w warunkach odpowiadających rzeczywistemu użytkowaniu. Zbadano rozkłady procesów stanów pracy silnika: jednowymiarowe i dwuwymiarowe. Stwierdzono małą zgodność dwuwymiarowego histogramu stanów pracy silnika ze standardowym testem statycznym do badania silników maszyn roboczych.

Słowa kluczowe

EN

construction machines; internal combustion engines; pollutant emission; environmental protection

PL

maszyny robocze; silniki spalinowe; emisja zanieczyszczeń; ochrona środowiska

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 43, nr 4
• Strony: 69--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Marecka-Chłopek E.

autor

Budny E.

autor

Chłopek Z.

autor

Chłosta M.

• Institute of Mechanised Construction and Rock Mining, 6/8 Racjonalizacji Str., 02-673 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Chłopek Z.: Pojazdy samochodowe - Ochrona środowiska naturalnego. WKŁ. Warszawa 2002.
• [2] Chłopek Z.: Modelowanie procesów emisji spalin w warunkach eksploatacji trakcyjnej silników spalinowych. Prace Naukowe. Seria „Mechanika" z. 173. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa 1999.
• [3] CORINAIR Coordinated Information on the Environment in the European Community Air. http://reports.eea.europa.eu/EMEPCORINAIR4/en/page002.html
• [4] Chłopek Z.: Badania warunków pracy silnika spalinowego w czasie rzeczywistego użytkowania w autobusie miejskim. Archiwum Motoryzacji 2/2007.
• [5] Chłopek Z.: Metody badań ekologicznych właściwości silników spalinowych w warunkach przypadkowych. Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów Politechniki Warszawskiej 3(33)/99.
• [6] Chłopek Z.: Metody badań właściwości silników spalinowych w warunkach przypadkowych modelujących użytkowanie. Archiwum Motoryzacji 4/2001.
• [7] Marecka-Chłopek E., Chłopek Z.: Ocena właściwości silników spalinowych maszyn roboczych ze względu na emisję zanieczyszczeń. Przegląd Mechaniczny 6'2007.
• [8] Marecka-Chłopek E., Chłopek Z.: The estimation of research methods of the pollutant emission from off-road vehicle engines. Maintenance and Realibility. (printing).
• [9] Marecka-Chłopek E., Chłopek Z.: Problemy emisji zanieczyszczeń z silników spalinowych o zastosowaniach innych niż samochodowe. Eksploatacja i Niezawodność.
• [10] Chłopek Z., Rostkowski J.: Testy dynamiczne do badań emisji zanieczyszczeń z silników spalinowych. The Sixth International Symposium „Combustion Engines in Military Applications”. Jurata 2003.
• [11] Chłopek Z.: Analiza metod wyznaczania statycznych testów badawczych silników spalinowych. Journal of KONES 1999.
• [12] Chłopek Z.: Matematyczne podstawy syntezy badawczych testów silników spalinowych. Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów Politechniki Warszawskiej l(32)/99.
• [13] Chłopek Z.: O kryteriach równoważności warunków eksploatacji i warunków badań silników spalinowych. Fourth International Symposium on Combustion Engines in Military Applications. Jurata 1999.
• [14] Chłopek Z.: Ocena ekologicznych właściwości silników spalinowych o różnych zastosowaniach -problemy procedur badawczych. Ogólnopolska Konferencja Naukowa KONSSPAL 2000.
• [15] Chłopek Z.: Statyczne testy badawcze silników spalinowych do symulacji testów dynamicznych. Journal of KONES 2000.
• [16] Chłopek Z.: Synteza statycznych testów badawczych silników spalinowych. PAN Oddział w Krakowie. Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji. Zeszyt 18. Kraków 1999.
• [17] Cornetti G.M., Klein K., Fränkle G.J., Stein H.J.: US transient cycle versus ECE R49 mode cycle. SAE Paper 880715.
• [18] Emission Test Cycles, http://www.dieselnet.com/standards/cycles/
• [19] Fränkle G., Stein H.J.: Instationäre oder stationäre Abgasprüfverfahren für Nutzfahrzeug-Dieselmotoren, 1. Teil ATZ 1/1988, 2, Teil - ATZ 2/1988.
• [20] ISO 08178: „Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 4: Test cycles for different engine applications”.
• [21] Marecka-Chłopek E., Chłopek Z.: Synteza testów statycznych do badania silników spalinowych o zastosowaniach innych niż samochodowe ze względu na emisję zanieczyszczeń i zużycie paliwa. Przegląd Mechaniczny. Przegląd Mechaniczny 9'2007.
• [22] Marecka-Chłopek E.: Analiza testów statycznych do badania emisji zanieczyszczeń z silników spalinowych o zastosowaniach innych niż samochodowe. Przegląd Mechaniczny 10'2007.
• [23] SAE Recommended Practise: Test Procedure for the Measurement of Gaseus Exhaust Emissions from Small Utility Engines. SAE J1088; February 1993.
• [24] US Environmental Protection Agency: EPA Nonregulatory Nonroad Duty Cycles http://epa.gov/nonroad-diesel/cycles/nrcycles.htm
• [25] Bendat J.S., Piersol A.G.: Metody analizy i pomiaru sygnałów losowych. PWN. Warszawa 1976.