Optical infrared-sensor inside the cylinder to determine the EGR- and residual gas rate in diesel engine

• Autorzy: Vanhaelst R. , Thiele O. , Berg T. , Hahne B. , Stellet H.-P. , Wildhagen F. , Hentschel W. , Joerdens Ch. , Czajka J. , Wisłocki K. , Pielecha I.

Warianty tytułu

PL

Optyczny czujnik podczerwieni wewnątrz cylindra w celu określenia recyrkulacji spalin i reszty spalin w silniku wysokoprężnym

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

To meet the increased demands of new exhaust and CO₂ limits a research project of Volkswagen R&D, the Technical University of Poznan and the Ostfalia University of Applied Sciences has been initiated; its main target was the development and adaptation ICOS (Internal Combustion Optical Sensor) – an infrared sensor of LaVision for on-line measurements of EGR-rate in cylinder of an engine under operation. The objective of the project was to determine by different optical signals the CO₂ concentration, the EGR rate and residual gas which are cycle-resolved in the cylinder. In this paper the principle of measurement of optical indication has been described. The infrared sensor was validated by a one-cylinder diesel engine and compared to a synchronously running fast gas sampling system (CSV). Finally the practical application of various parameter variations is illustrated in the determination of the EGR and residual gas rate. Thus a new measurement technique for the development of future generations of engines introduced.

PL

Aby umożliwić spełnienie wymagań nowych norm emisji spalin oraz spełnić limity emisji CO₂ podjęto projekt badawczy z udziałem: Volkswagen R&D, Politechniki Poznańskiej i Ostfalia University of Applied Sciences; jego głównym celem był rozwój i adaptacja ICOS (Internal Combustion Optical Sensor) – czujnika podczerwieni firmy LaVision dla bieżących pomiarów stopnia recyrkulacji spalin w cylindrze pracującego silnika. Celem projektu było określenie na podstawie różnych sygnałów optycznych wartość stężenia CO₂, stopnia recyrkulacji spalin (EGR – rate) oraz ilości spalin, które znajdują się w cylindrze przed rozpoczęciem procesu spalania. W artykule przedstawiono zasadę pomiaru zawartości spalin z wykorzystaniem czujnika optycznego. Możliwość zastosowania czujnika podczerwieni została potwierdzona przez badania na jednocylindrowym silniku wysokoprężnym, a otrzymane wyniki porównano z systemem do szybkiego pobierania próbek gazu (CSV). Przedstawiono również wyniki pozwalające na określenie recyrkulacji spalin oraz reszty spalin przy różnych parametrach pracy silnika. Nowa technika pomiarowa pozwala na dostosowanie nowoczesnych silników spalinowych do przyszłych norm ochrony środowiska i tworzy podstawę dla rozwoju przyszłych generacji silników spalinowych.

Słowa kluczowe

EN

exhaust gas recirculation (EGR); IR sensors; engine research

PL

recyrkulacja spalin; czujnik podczerwieni; badania silnikowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Combustion Engines
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 52, nr 3
• Strony: 3--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., wykr.

Twórcy

autor

Vanhaelst R.

• Faculty of Automotive Engineering Ostfalia University of Applied Sciences

autor

Thiele O.

• LaVision GmbH, Goettingen, Germany

autor

Berg T.

• LaVision GmbH, Goettingen, Germany

autor

Hahne B.

• EADL/6, Volkswagen AG, Wolfsburg, Germany

autor

Stellet H.-P.

• R & D Department of Volkswagen AG, Wolfsburg, Germany

autor

Wildhagen F.

• Konzernforschung Antriebe Motormechanik/Elektronik, Volkswagen AG, Wolfsburg, Germany

autor

Hentschel W.

• Metrology Department in Volkswagen AG, Wolfsburg, Germany

autor

Joerdens Ch.

• Technical Development Metrology Department, Volkswagen AG, Wolfsburg, Germany

autor

Czajka J.

• Faculty of Machines and Transportation of Poznan University of Technology

autor

Wisłocki K.

• Faculty of Working Machines and Transportation of Poznan University of Technology

autor

Pielecha I.

• Faculty of Working Machines and Transportation of Poznan University of Technology

Bibliografia

• [1] Grosch A., Beushausen V., Thiele O., Grzeszik R.: Crank angle resolved determination of fuel concentration and air/fuel ratio in a SI-internal combustion engine using a modified optical spark plug. SAE Technical Papers 2007-01-0644, 2007.
• [2] Grosch A., Beushausen V., Thiele O.: Crank angle resolved determination of fuel-concentration and air/fuel-ratio in a SI-production engine by using a modified optical spark plug. Advanced Microsystems for Automotive Applications 2008 (Springer, 2008), pp.105–126.
• [3] Vanhaelst R., Thiele O., Berg Th., Stellet H.-P., Wildhagen F., Hentschel W., Joerdens Ch., Czajka J., Wislocki K.: Entwicklung eines innermotorischen ioptischen Infrarot-Sensors zur Bestimmung der AGR- und Restgasrate in Otto- und Dieselmotoren, Motorische Verbrennung Aktuelle Probleme und modern Losungsansatze (XI Tagung), 14-15.03.2013, Ludwigsburg.
• [4] Heywood J.B.: Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill 1988.
• [5] Vanhaelst R., Hentschel W., Müller C., Czajka J.: Development of an optical swirl sensor for DI-diesel engines/ Rozwój optycznego czujnika zawirowania do silników o ZS z wtryskiem bezpośrednim, 2009-SS2-C096.