Determination of the indicated work from crankshaft rotational speed measurements

• Autorzy: Cupiał K. , Gruca M. , Grzelka J.

Warianty tytułu

PL

Określenie pracy indykowanej na podstawie pomiaru prędkości obrotowej wału korbowego

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań związku między pracą indykowaną poszczególnych cylindrów silnika wielocylindrowego i chwilową prędkością obrotową silnika w wybranych położeniach kątowych. Sporządzono wielomasowy dynamiczny model drgań skrętnych wału korbowego silnika z tłumikiem drgań skrętnych i elastycznie sprzężonego z generatorem. Wyniki pomiaru ciśnień w cylindrach ośmiocylindrowego silnika przemysłowego zostały wykorzystane do obliczeń prędkości obrotowych silnika i generatora. Wyniki symulacji zostały porównane z wynikami pomiarów prędkości. Stwierdzono istnienie wyraźnej korelacji między pracą indykowaną poszczególnych cylindrów obliczoną w 90 stopniowych przedziałach kątowych a prędkością obrotową wału korbowego. Praca indykowana poszczególnych cylindrów nieco gorzej koreluje z prędkością generatora . Warunkiem wiarygodności tej metody oceny jakości pracy cylindrów jest jednak pomiar tych prędkości z dużą dokładnością. W przypadku wolnego końca wału silnika wymagana dokładność jest na poziomie plus minus 0,025%. Natomiast w przypadku wolnego końca generatora diagnozowanie pracy poszczególnych cylindrów możliwe jest przy jeszcze dokładniejszej pomiarach na poziomie plus minus 0,01%, i dodatkowo jest mniej wiarygodne niż w przypadku pomiaru chwilowej prędkości obrotowej silnika.

EN

The paper presents the results of investigation into the relationship between the value of the indicated work of individual cylinders and variations in the momentary crankshaft rotational speed of a multi-cylinder engine in selected angular positions. A multi-mass dynamic model for torsional vibrations of the crankshaft of an engine furnished with a torsional vibration damper and flexibly coupled with a generator is developed. The results of measurement of pressure in the cylinders of an eight-cylinder industrial engine are used to calculate crankshaft and generator rotational speeds. The simulation results are compared with the speed measurements. A clear correlation between the indicated work of individual cylinders, as calculated in 90 degree angular intervals, and the crankshaft rotational speed is found to exist. The indicated work of individual cylinders shows a little poorer correlation with the generator rotational speed. The condition for the reliability of this method of evaluating cylinder operation quality is, however, to measure these speeds with a high accuracy. For the front end of the engine shaft, the required accuracy is at a level of plus or minus 0.025%. For the front end of the generator, on the other hand, the diagnosis of the operation of individual cylinders is possible with even more accurate measurements, being at a level of plus or minus 0.01% and, in addition, it is less reliable compared to the measurement of the momentary rotational speed of the engine.

Słowa kluczowe

PL

fluktuacje pracy indykowanej; fluktuacje prędkości obrotowej wału korbowego

EN

indicated work fluctuation; crankshaft speed fluctuation

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 15, No. 4
• Strony: 109--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Cupiał K.

autor

Gruca M.

autor

Grzelka J.

• Czestochowa University of Technology Institute of Piston Machines and Control Technology al. Armii Krajowej 21, 42-200 Częstochowa, tel.: [phone],

Bibliografia

• [1] Raport końcowy z realizacji projektu badawczego własnego 4 T12D 031 28. Analiza związku pracy indykowanej z fluktuacjami prędkości obrotowej wału i prądu elektrycznego wytwarzanego w generatorze biogazowego zespołu prądotwórczego, Częstochowa 2008.
• [2] Chen, S. K., Chen S.: Engine Diagnostics by Dynamic Shaft Measurement: A Progress Report, SAE Technical Paper Series 932412 (1993).
• [3] Cupiał, K., Gruca, M., Grzelka, J., Korelacja fluktuacji pracy indykowanej z fluktuacjami prędkości obrotowej wału korbowego i natężenia prądu generowanego w zespole prądotworczym, VII Międzynarodowa Konferencja Naukowa SILNIKI GAZOWE 2006.
• [4] Guezenec, Y. G., Gyan, Ph., A novel Approach to Real-Time Estimation of the Individual Cylinder Combustion Pressure for S.I. Engine Control, SAE Paper 1999-01-0209.
• [5] Gyan, Ph., Ginoux, St., Champoussin, J. C., Guezennec, Y., Crankangle Based Torque Estimation: Mechanistic/Stochastic, SAE Paper 2000-01-0559.
• [6] Kimura, J., Kal, R., Shibata, S.: Six-Cylinder- In-Line Turbo-Charged Diesel Engine Crankshaft Torsional Vibraton Characteristics, SAE Technical Paper Series 2001-01-2719.
• [7] Kociszewski, A., Tutak, W., Katolik, G., Pyrc, M.: Stanowisko badawcze do analizy związku pomiędzy fluktuacjami pracy indykowanej i prądu elektrycznego biogazowego zespołu prądotwórczego, VII Międzynarodowa Konferencja Naukowa SILNIKI GAZOWE.
• [8] Rizzoni, G., Estimate of Indicated Torque from Crankshaft Speed Fluctuations: A Model for the Dynamics of the I.C. Engine, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 38, No. 3, 1989.
• [9] Taraza, D. Possibilities to Reconstruct Indicator Diagrams by Analysis of the Angular Motion of the Crankshaft, SAE Paper 932414.
• [10] Taraza, D.: Accuracy Limits of IMEP Determination from Crankshaft Speed Mesurements, SAE Technical Paper Series 2002-01-0331.
• [11] Yamauchi, T.,Yamazaki, Y., Kimura, J.: Experiment and Computation Analyses for Torsional Vibration of Crankshaft System with Viscous Torsional Damper on Diesel Engine, SAE Technical Paper Series 1999-01-1748.