Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Smoczyński M., Szydłowski T.

Archiwum Motoryzacji

|

2013

|

Nr 4

63--76, 157--170

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.

2

Experimental research on single-acting hydraulic drive for valves of internal combustion engines

Smoczyński M., Szydłowski T.

Archiwum Motoryzacji

|

2013

|

Nr 3

53--63, 137--147

EN

Experimental research on single-acting hydraulic drive for valves of internal combustion (IC) piston engines and the test setup used for this purpose have been described. The test setup presented consisted of typical poppet valve assembly of a high-speed IC engine, commercial hydraulic actuator, and electrically operated hydraulic distributor, which controlled the flow of the working fluid supplied to the hydraulic actuator. In the test setup, a Caterpillar solenoid valve of the HEUI fuel system was used as the distributor. Time histories of the current control signal, valve displacement, and system working pressures for different values of the hydraulic actuator supply pressure and for different distributor opening time intervals were measured and analysed, wit h results of the measurements and analyses having been presented in this paper. Based on the valve displacement vs. time curves recorded, the valve kinematics has been analysed in details. The properties of the valve drive system of this type have been discussed and values of the basic motion parameters characterizing this drive have been given. Special attention has been drawn to the valve motion delay measured from the beginning of the current control signal, valve opening and closing times, velocities, and accelerations, and impact of the actuator supply pressure on the valve motion. The results obtained were taken as a basis for developing a model of the valve drive system of this type. Further simulation tests will be needed to assess the applicability of such a valve drive system to IC piston engines. They would also enable the comparing of the solution proposed with the hydraulically operated engine valve actuation systems known from the literature.

PL

W artykule opisano stanowisko badawcze i badania eksperymentalne hydraulicznego napędu jednostronnego działania dla zaworów rozrządu tłokowego silnika spalinowego. Zaprezentowano stanowisko badawcze składające się z typowego zaworu rozrządu szybkoobrotowego silnika spalinowego, komercyjnego siłownika hydraulicznego i rozdzielacza sterującego przepływem czynnika zasilającego siłownik hydrauliczny. Jako rozdzielacz wykorzystano elektrozawór Caterpillar z systemu HEUI. Przedstawiono wyniki pomiarów przebiegów czasowych prądowego sygnału sterującego, wzniosu zaworu oraz ciśnień roboczych w układzie dla różnych wartości ciśnień zasilających siłownik hydrauliczny oraz różnych czasów otwarcia rozdzielacza. W oparciu o zarejestrowane przebiegi wzniosów zaworu przeprowadzono szczegółową analizę kinematyki zaworu. W artykule omówiono właściwości oraz podano wartości podstawowych parametrów ruchu charakteryzujące taki napęd. Szczególną uwagę zwrócono na opóźnienie ruchu zaworu w stosunku do początku prądowego sygnału sterującego, czasy i prędkości i przyspieszenia otwierania i zamykania zaworu oraz wpływ ciśnienia zasilania na ruch zaworu. Uzyskane wyniki stały się podstawą do opracowania modelu napędu tego typu. Dalsze badania symulacyjne pozwolą na ocenę możliwości zastosowania takiego napędu w tłokowych silnikach spalinowych. Umożliwią również porównanie proponowanego rozwiązania ze znanymi z literatury hydraulicznymi napędami rozrządu.

3

Examining the properties of single-acting hydraulic drive for valves of internal combustion engines

Smoczyński M., Szydłowski T.

Archiwum Motoryzacji

|

2013

|

Nr 2

64--77, 181--193

EN

The paper presents examination of the properties of single-acting hydraulic drive for valves of internal combustion (IC) piston engines. In the valve actuation system proposed, a Caterpillar solenoid valve of the HEUI fuel system and a commercial hydraulic actuator were used as the distributor and final control element, respectively. The examination was carried out on a specially prepared model of the valve actuation system under consideration. The influence of various construction parameters of the system on the course of the valve displacement process was examined, with analysing such characteristic parameters of the process as delay in the start of the valve motion measured from the beginning of the current control signal, valve opening and closing times, time of the valve kept open, valve displacement vs. time curve, filling ratio of the area under the valve lift curve, and velocity of the valve hitting its seat. The construction parameters whose impacts were analysed included oil supply pressure, total working space volume, power supply voltage, distributor solenoid force, cross-sections of the distributor supply and overflow gaps, total mass of moving distributor parts, engine valve mass, actuator piston diameter, and valve spring characteristic curve. The necessity of using high supply pressures and high control voltages has been proven. Guidelines for designing engine valve actuation systems of this type have been given. It has been shown that due to low capacity, the distributor of the type used are only suitable for the hydraulic actuation of small valves of high-speed IC engines. Evidence has been produced that systems to advance the control signal in relation to the required valve opening instant must be applied to compensate for the valve actuation delay and the limited valve opening velocity. The fact that the valve displacement vs. time curve may be shaped within a relatively wide range has also been pointed out.

PL

W artykule opisano badania właściwości 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 przeprowadzono dla przygotowanego modelu takiego napędu. Analizowano wpływ różnych parametrów konstrukcyjnych na przebieg wzniosu zaworu oraz jego charakterystyczne parametry: opóźnienie rozpoczęcia ruchu zaworu w stosunku do początku sygnału sterującego, czas otwierania i zamykania zaworu, czas otwarcia zaworu, przebieg wzniosu zaworu, wskaźnik wypełnienia pola pod krzywą wzniosu oraz prędkość osiadania zaworu w gnieździe. Jako parametry konstrukcyjne takiego napędu szczegółowo przeanalizowano: ciśnienie zasilania, objętość komory roboczej, napięcie zasilania, siłę elektromagnesu rozdzielacza, przekrój szczeliny zasilającej i przelewowej, masy części ruchomych rozdzielacza, masę zaworu, średnicę tłoka siłownika hydraulicznego oraz charakterystykę sprężyny zaworowej. Wykazano konieczność stosowania dużych ciśnień zasilających oraz dużych napięć sterujących. Podano wytyczne do konstrukcji napędu takiego typu. Wykazano, że ze względu na niewielki wydatek rozdzielacze takiego typu nadają się tylko do napędu małych zaworów szybkoobrotowych silników spalinowych. Dowiedziono, że ze względu na zwłokę zadziałania oraz szybkość otwierania zaworu konieczne jest stosowanie układów wypracowujących wyprzedzenie sygnału sterującego w stosunku do żądanej chwili otwarcia zaworu. Zwrócono także uwagę na stosunkowo dużą możliwość kształtowania przebiegu krzywej wzniosu zaworu.