Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ efektu znużenia na czas reakcji kierującego

Surmiński K., Szydłowski T.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2017

|

R. 18, nr 6

429--433, CD

PL

W artykule omówiono zagadnienie związanie z bezpieczeństwem ruchu wynikającym z predyspozycji psychofizycznych kierującego. Rozważano jakie czynniki mogą mieć wpływać na wielkość jednego z głównych parametrów opisujących danego kierującego jakim jest czas reakcji. Wyodrębniony do dalszej weryfikacji eksperymentalnej został efekt znużenia. Na opracowanym i zbudowanym w Katedrze Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn Politechniki Łódzkiej stanowisku pomiarowym została zaaranżowana seria testów mająca dostarczyć danych liczbowych z przebadanej populacji kierowców. Opisane zostały szczegóły stanowiska, procedura testowa i efekt analizy otrzymanych wyników. Obszerny materiał badawczy liczący ponad 5000 zarejestrowanych reakcji pozwalał na wykonanie opracowania statystycznego wg różnych kryteriów.

EN

The paper discusses the issue of traffic safety related to human psychophysical predispositions. Considered what factors can make impact on one of the main parameters describing the driver's response time. For further experimental verification was separated the effect of weariness. Series of tests which were to provide data from the examined driver population were carried out on a test stand which was designed and built at Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design, Lodz University of Technology. The details of the test stand, the test procedure and the results of the analysis have been described in the paper. Wide research material with over 5000 recorded reactions allowed for the elaboration of statistics according to various criteria.

2

Położenie bodźca w polu widzenia kierującego jako czynnik decydujący o jego procesie reagowania

Surmiński K., Szydłowski T.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2017

|

R. 18, nr 6

425--428, CD

PL

W prezentowanym artykule poruszono zagadnienie wpływu kierunku przychodzenia bodźca na czas reakcji kierującego. Opisano wyniki badań stanowiskowych przeprowadzonych na licznej grupach kierujących. W badaniach wykorzystano opracowane w Katedrze Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn Politechniki Łódzkiej stanowisko badawcze. Pozwala ono w sposób powtarzalny wymuszać reakcję kierujących na przychodzące pseudolosowe bodźce optyczne. Badani w czasie testów zajmują miejsce w kabinie rzeczywistego pojazdu i wykonują typowe manewry, takie jak hamowanie czy skręt. Przy użyciu zestawu czujników mierzono czasy odpowiedzi kierujących na zadane bodźce. Zgromadzony na przestrzeni ostatnich lat obszerny materiał badawczy (kilka tysięcy pomiarów) pozwolił na przekrojową analizę statystyczną, której wyniki zaprezentowano. Zaobserwowano zależność szybkości reakcji od lokalizacji bodźca w polu widzenia badanego. Przeprowadzone analizy wyników wykazały wydłużenia tego czas aż do kilkunastu procent. Zjawisko to jest na tyle wyraźne, że wskazane wydaje się poświęcenie mu dalszych badań i uwzględnienie w analizach dotyczących bezpieczeństwa ruchu drogowego.

EN

The article discusses the effect of the direction of arrival of the stimulus on the response time of the driver. The results of tests carried out on numerous groups of drivers are described. The research was carried out at the test stand in the Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design, Lodz University of Technology. The test stand allows repeatedly force the response on the incoming optical stimulus. The examined people take s seat in the cab of the real vehicle and make typical maneuvers such as braking or turning. Using the sensor set, response times of drivers for the stimulus were measured. The extensive research material (several thousand measurements) accumulated over the last few years has allowed for analysis which the results have been presented. Authors noticed the relationship of the reaction time on the location of the stimulus in the field of view of the driver. The results of the analysis showed the elongation of this time to a dozen or so percent. This phenomenon is so pronounced that it seems to be important to continue research on this issue.

3

Badania procesu hamowania motoroweru na nawierzchniach o różnych wartościach współczynnika przyczepności

Gołaszewski A., Szydłowski T.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 12

949--954

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu hamowania motoroweru na nawierzchniach o różnych wartościach współczynnika przyczepności, tj. na suchych nawierzchniach: asfaltowej, szutrowej i wykonanej z betonowej kostki brukowej. Badania przeprowadzono w celu określenia możliwych do uzyskania średnich wartości pełnego opóźnienia pojazdu w zależności od sposobu hamowania motorowerem. Próby wykonano dla dwóch prędkości początkowych: 30 i 50 km/h oraz dla trzech wariantów hamowania: tylko hamulcem przednim, tylko hamulcem tylnym i jednoczesnego hamowania hamulcem przednim i tylnym. Wykonano około 200 prób hamowania, z których do analizy przyjęto tylko te, które spełniały wymagania postawione w harmonogramie badań. Badania wykonano sprawnym technicznie motorowerem, w dobrych warunkach pogodowych. Aparaturę pomiarową stanowił opóźnieniomierz CL170, który pozwalał na archiwizację zmierzonych parametrów. W pracy przedstawiono przebiegi opóźnienia motoroweru w czasie dla różnych wariantów i prędkości początkowych hamowania. Wyznaczone wartości opóźnień mogą być przydatne w analizie wypadków drogowych.

EN

The paper presents the results of the moped braking process on different dry surfaces: asphalt, gravel and made of concrete paving. Researches were conducted to identify possible to obtain moped deceleration. Attempts were made for the two initial speeds: 30 and 50 km/h and for the three variants of braking: only front brake, only rear brake and front and rear brake at the same time. Authors made about 200 braking tests. Researches were performed during good weather conditions, using moped in good condition. Measuring equipment accounted Decelerometer CL170, which allowed for archiving measured parameters. The paper presents graphs of moped delay in time for different brake variants and initial speeds. Designated delay values may be useful in the analysis of road accidents.

4

Badania procesu hamowania motoroweru na nawierzchni z kostki brukowej

Gołaszewski A., Szydłowski T.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 6

866--870

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań procesu hamowania motoroweru na nawierzchni z kostki betonowej. Badania przeprowadzono w celu określenia możliwych do uzyskania średnich wartości pełnego opóźnienia pojazdu w zależności od sposobu hamowania motorowerem. Próby wykonano dla dwóch prędkości początkowych: 30 i 50 km/h oraz dla trzech wariantów hamowania: tylko hamulcem przednim, tylko hamulcem tylnym i jednoczesnego hamowania hamulcem przednim i tylnym. Wykonano kilkadziesiąt prób hamowania, z których do analizy przyjęto tylko te, które spełniały wymagania postawione w harmonogramie badań. Badania wykonano sprawnym technicznie motorowerem, w dobrych warunkach pogodowych. Aparaturę pomiarową stanowił opóźnieniomierz CL170, który pozwalał na archiwizację zmierzonych parametrów. W pracy przedstawiono przebiegi opóźnienia motoroweru w czasie dla różnych wariantów i prędkości początkowych hamowania. Wyznaczone wartości opóźnień mogą być przydatne w analizie wypadków drogowych.

EN

The paper presents the results of the moped braking process on the surface with a high friction coefficient. Tests were conducted to determine possible mean fully developed decelerations for moped. Tests were conducted for two initial speeds: 30 and 50 kph and for three variants of braking: only the front brake, the rear only and simultaneous braking front and rear. Dozens of braking tests were made, but analysed were only those that meet the requirements put in the schedule of tests. The study was performed in good weather conditions. Used moped was technically efficient. During the tests braking deceleration of moped was measured and recorded by decelerometer CL170. The paper presents graphs of moped delay in time for different variants and three initial braking speeds. Designated delay values may be useful in the analysis of road accidents.

5

Analiza możliwości badań reakcji psychomotorycznej kierującego w oparciu o testy stanowiskowe

Surmiński K., Szydłowski T.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 12

434--439

PL

W artykule omówiono wyniki badań czasu reakcji kierującego otrzymane na stanowisku badawczym opracowanym i wykonanym w Katedrze Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn Politechniki Łódzkiej. Cechą charakterystyczną stanowiska jest to, że pozwala ono w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych, przy użyciu przenośnej aparatury montowanej w rzeczywistych pojazdach, oceniać długości czasów reakcji kierujących. W odróżnieniu od typowej aparatury używanej w badania psychologicznych kierowców, która z reguły pozwala ocenić tzw. czasy reakcji prostej, na omawianym stanowisku możliwe jest rejestrowanie pełnego łańcucha reakcji charakterystycznych dla rzeczywistych sytuacji drogowych. Analizując wyniki pomiarów w artykule skupiono się na możliwości obserwacji wpływu różnych czynników decydujących o ostatecznej wartości czasu reakcji. Wykazano możliwości badawcze metody, jej powtarzalność i adekwatność oraz porównano uzyskiwane wyniki z danymi dostępnymi w literaturze.

EN

The research results of the driver's reaction time are discussed in the article. All of them have been received on the test stand worked out and made in Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design of Technical University of Lodz. The characteristic feature of this stand is that it allows to evaluate the drivers' reaction time in controlled laboratory conditions with use the portable apparatus installed in the real vehicle. In contrast to typical apparatus used in drivers' psychological tests, which usually allows to evaluate so-called simply response time, on discussed stand it is possible to notice the whole chain of the characteristic reactions for the real traffic situations. In the analysis of the measurement results in the article was focused on the possibilities of observations of impact various factors on the final reaction time value. The research method's possibilities were shown, its repeatability, adequacy and received results were compared with the available in the specialist literature data.

6

Metoda szacowania granicznej prędkości jazdy samochodu na łuku drogi z wykorzystaniem danych układu ESP

Dychto R., Szydłowski T.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

1158--1166, CD 1

PL

W artykule opisano algorytm obliczania granicznej prędkości pojazdu na łuku drogi, oparty o dane wejściowe wykorzystywane przez układ ESP oraz informacje dotyczącą krzywizny toru zakrętu uzyskiwane na podstawie map wykorzystywanych przez system GPS. Do wielkości wejściowych układu ESP wykorzystywanych przez algorytm zalicza się: prędkości obrotowe kół, przyspieszenie wzdłużne pojazdu, kąt skrętu koła kierownicy. W pracy podano algorytm obliczania prędkości pojazdu na podstawie wartości prędkości obrotowych kół i przyspieszenia wzdłużnego pojazdu. Podano kolejność obliczeń zmierzających do oszacowania granicznej prędkości jazdy samochodu na łuku drogi. Wyszczególniano warunki niezbędne do prawidłowego zadziałania systemu oraz jego ograniczenia. Opisano sytuacje, w których działanie systemu uznano za szczególnie korzystne z punktu widzenia zachowania bezpieczeństwa ruchu drogowego. Wymieniono także podstawowe funkcje interfejsu systemu.

EN

This paper describes an algorithm for calculating the vehicle speed limit on the curve of the road, based on the input data used by the ESP and information about curvature of curve based on maps used by the GPS. The input variables used by the ESP algorithm are: rotary speed of the wheels, the vehicle longitudinal acceleration, angle of the steering wheel. The paper presents an algorithm for calculating the vehicle speed based on the rotary speed of wheels and the vehicle longitudinal acceleration. The sequence of calculations for estimation of the car speed limit on the curve of the road was given. The conditions necessary for the proper function of the system and its limitations were specified. Situations in which the system is particularly beneficial for the road safety were described. The basic functions of the system interface were listed.

7

Badania procesu hamowania motoroweru na nawierzchni szutrowej

Gołaszewski A., Szydłowski T.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

1506--1512, CD 1

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań procesu hamowania motoroweru na nawierzchni szutrowej. Badania przeprowadzono w celu określenia możliwych do uzyskania średnich wartości pełnego opóźnienia pojazdu w zależności od sposobu hamowania motorowerem. Próby wykonano dla dwóch prędkości początkowych: 30 i 50 km/h oraz dla dwóch wariantów hamowania: tylko hamulcem tylnym i jednoczesnego hamowania hamulcem przednim i tylnym. Wykonano kilkadziesiąt prób hamowania, z których do analizy przyjęto tylko te, które spełniały wymagania postawione w harmonogramie badań. Badania wykonano sprawnym technicznie motorowerem, w dobrych warunkach pogodowych. Aparaturę pomiarową stanowił opóźnieniomierz CL170, który pozwalał na archiwizację zmierzonych parametrów. W pracy przedstawiono przebiegi opóźnienia motoroweru w czasie dla różnych wariantów i prędkości początkowych hamowania. Wyznaczone wartości opóźnień mogą być przydatne w analizie wypadków drogowych.

EN

The paper presents the results of the moped braking process on the gravel surface. Tests were conducted to determine possible mean fully developed decelerations for moped. Tests were conducted for two initial speeds: 30 and 50 kph and for two variants of braking: only the rear brake and simultaneous braking front and rear. Dozens of braking tests were made, but analysed were only those that meet the requirements put in the schedule of tests. The study was performed in good weather conditions. Used moped was technically efficient. During the tests braking deceleration of moped was measured and recorded by decelerometer CL170. The paper presents graphs of moped delay in time for different variants and two initial braking speeds. Designated delay values may be useful in the analysis of road accidents.

8

Metoda stanowiskowej oceny czasu reakcji psychomotorycznej kierowcy w pojeździe

Surmiński K., Szydłowski T.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

10140--10145

PL

W artykule zaprezentowano metodę stanowiskowej oceny czasu reakcji psychomotorycznej kierowcy w pojeździe. Opiera się ona na założeniu, że pomiarom poddawany jest badany znajdujący się w rzeczywistym pojeździe umiejscowionym na stanowisku. Zadaniem badanego w czasie test jest inicjowanie określonych manewrów w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne przychodzące z różnych kierunków. Źródłem bodźców są sygnały świetlne nadawane przez tablice o zmiennej treści umieszczone wokół pojazdu. Dodatkowym bodźcem może być sygnał dźwiękowy. Skomputeryzowana aparatura sterująco-pomiarowa realizuje założony scenariusz testu. Generuje ona sekwencje bodźców, ocenia poprawność reakcji kierującego i mierzy jej czas. Metoda ta, używana w Zakładzie Pojazdów Politechniki Łódzkiej, dostarcza interesujących wyników przy zastosowaniu różnych warunków prób, zmiennych czasów trwania testów, a duża liczba uczestników testu pozwala na wiarygodne wnioskowanie statystyczne. W pracy przedstawiono przykładowe wyniki badań uzyskane na opisanym stanowisku, które korespondują z dostępnymi danymi literaturowymi. Przedstawiona metoda jest wciąż rozwijana i stanowi źródło danych do analiz zjawisk związanych z czasem reagowania kierującego.

EN

The article presents the stand method of evaluation of psychomotor reaction time of the driver in the vehicle. It is based on the assumption that the tested person during the test is located inside the vehicle positioned on the rig. The purpose of the test during the test is to initiate specific manoeuvres in response to external stimuli coming from different directions. The source of stimulus signals are transmitted by signs of variable content placed around the vehicle. An additional stimulus it may be an audio signal. Computerised control device realize established scenario of the test. It generates a sequence of signals, assess the correctness of driver reaction and measures this time. This method, used in the Chair of Vehicle of Technical University of Lodz, provides interesting results using different test conditions, variable durations of the tests, and a large number of participants test allows for reliable statistical inference. The paper presents examples of the test results obtained in the described test stand, which correspond with the available literature data. The presented method is still being developed and it is a source of data for the analysis of phenomena related to the reaction time.

9

Konstrukcja głowicy pomiarowej do badań kinematyki ruchu koła jezdnego samochodu

Gołaszewski A., Szydłowski T.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

3977--3986

PL

Badania dynamiki ruchu pojazdów wpływają w istotny sposób na rozwój ogólnie rozumianej motoryzacji. Prowadzone są one od wielu lat przez różne ośrodki badawcze wykorzystujące własne bądź komercyjne stanowiska badawcze. Zakup komercyjnego mobilnego stanowiska badawczego oferowanego na rynku stanowi poważny problem finansowy, a w dodatku nie zawsze daje ono możliwości dokonywania pomiarów wszystkich istotnych parametrów. W związku z tym opracowano własne rozwiązanie takiego stanowiska, które stanowi temat niniejszej publikacji. W artykule zostało zaprezentowane rozwiązanie konstrukcyjne tylko jednego z modułów mobilnego stanowiska do badań dynamiki ruchu pojazdu. Opisany moduł to głowica do pomiaru kąta skrętu koła oraz prędkości kątowej koła. Stanowi ona oryginalne, niestosowane rozwiązanie umożliwiające pomiar rzeczywistego skrętu koła pojazdu. Zaletami prezentowanego rozwiązania jest prosta konstrukcja umożliwiająca szybki montaż i demontaż urządzenia do dowolnego pojazdu przez jedną osobę. Stanowisko to zostało wykonane w Katedrze Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn Politechniki Łódzkiej. Przeprowadzone próby jego montażu i badań na różnych samochodach osobowy potwierdziły jego praktyczność i możliwość realizacji założonych badań dynamiki ruchu pojazdów.

EN

Study of vehicle dynamic significantly contribute to the development the automotive industry. They are conducted for many years by various research centres which use their own or commercial research devices. Purchase a commercial mobile device offered on the market is a serious financial problem, and in addition not always gives possibilities to measure of all relevant parameters. Therefore developed own solution of such device which is the subject of this publication. The paper presents solution of only the one module of whole mobile device for experimental research of vehicle dynamic. Described module it is the knob to measure wheel angle and angular velocity of the wheel. It is an original, non-applied solution to measure the actual wheel angle of the vehicle. The advantage of the presented solution is a simple design allowing to quick assembly and disassembly it to the vehicle by only one person. The test stand was made at the Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design at Technical University of Lodz. Attempts of assembly the module on various passenger cars proved its practicality and possibilities of achieving assumed research of vehicles.

10

Badania procesu hamowania motoroweru na nawierzchni o dużej wartości współczynnika przyczepności

Gołaszewski A., Szydłowski T.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

3969--3976

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań procesu hamowania motoroweru na nawierzchni o wysokiej wartości współczynnika przyczepności. Badania przeprowadzono w celu określenia możliwych do uzyskania średnich wartości pełnego opóźnienia pojazdu w zależności od sposobu hamowania motorowerem. Próby wykonano dla trzech prędkości początkowych: 10, 30 i 50 km/h oraz dla trzech wariantów hamowania: tylko hamulcem przednim, tylko tylnym i jednoczesnego hamowania hamulcem przednim i tylnym. Wykonano kilkadziesiąt prób hamowania, z których do analizy przyjęto tylko te, które spełniały wymagania postawione w harmonogramie badań. Badania wykonano sprawnym technicznie motorowerem, w dobrych warunkach pogodowych. Aparaturę pomiarową stanowił opóźnieniomierz CL170, który pozwalał na archiwizację zmierzonych parametrów. W pracy przedstawiono przebiegi opóźnienia motoroweru w czasie dla różnych wariantów i prędkości początkowych hamowania. Wyznaczone wartości opóźnień mogą być przydatne w analizie wypadków drogowych.

EN

The paper presents the results of the moped braking process on the surface with a high friction coefficient. Tests were conducted to determine possible mean fully developed decelerations for moped. Tests were conducted for three initial speeds: 10, 30 and 50 kph and for three variants of braking: only the front brake, the rear only and simultaneous braking front and rear. Dozens of braking tests were made, but analysed were only those that meet the requirements put in the schedule of tests. The study was performed in good weather conditions. Used moped was technically efficient. During the tests braking deceleration of moped was measured and recorded by decelerometer CL170. The paper presents graphs of moped delay in time for different variants and three initial braking speeds. Designated delay values may be useful in the analysis of road accidents.

11

Mobile stand for testing vehicle dynamics

Gołaszewski A., Szydłowski T.

Archiwum Motoryzacji

|

2014

|

Vol. 64, nr 2

19--25, 119--125

EN

The research on vehicle dynamics contributes significantly to the development of the automotive industry. It has been conducted for many years by various research centres which use their own or commercial research stands. Purchasing a commercial mobile stand offered on the market is a serious financial problem. Additionally, it does not always give possibilities to measure all relevant parameters. Therefore, there was developed an own solution of such a device which is the subject of this publication. The paper presents a structure solution of only one of the modules constituting a mobile stand for testing the dynamics of a vehicle movement. The described module is a head used for measuring the steering angle and angular velocity of a wheel. It is an original, non-applied solution which allows to measure the actual steering angle of a vehicle. The advantage of the presented solution is that a simple design allows for a quick assembly and disassembly of the device in any vehicle by only one person. The stand was made at the Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design at the Technical University of Lodz. The attempts of assembly of the stand and tests on various passenger cars proved its practicality and possibilities of achieving the assumed research on the dynamics of vehicle movement.

PL

Badania dynamiki ruchu pojazdów wpływają w istotny sposób na rozwój ogólnie rozumianej motoryzacji. Prowadzone są one od wielu lat przez różne ośrodki badawcze wykorzystujące własne bądź komercyjne stanowiska badawcze. Zakup komercyjnego mobilnego stanowiska badawczego oferowanego na rynku stanowi poważny problem finansowy, a w dodatku nie zawsze daje ono możliwości dokonywania pomiarów wszystkich istotnych parametrów. W związku z tym opracowano własne rozwiązanie takiego stanowiska, które stanowi temat niniejszej publikacji. W artykule zostało zaprezentowane rozwiązanie konstrukcyjne tylko jednego z modułów mobilnego stanowiska do badań dynamiki ruchu pojazdu. Opisany moduł to głowica do pomiaru kąta skrętu koła oraz prędkości kątowej koła. Stanowi ona oryginalne, niestosowane rozwiązanie umożliwiające pomiar rzeczywistego skrętu koła pojazdu. Zaletami prezentowanego rozwiązania jest prosta konstrukcja umożliwiająca szybki montaż i demontaż urządzenia do dowolnego pojazdu przez jedną osobę. Stanowisko to zostało wykonane w Katedrze Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn Politechniki Łódzkiej. Przeprowadzone próby jego montażu i badań na różnych samochodach osobowych potwierdziły jego praktyczność i możliwość realizacji założonych badań dynamiki ruchu pojazdów.

12

Simulation research of the hydraulic drive for valves of internal combustion engine

Szydłowski T., Smoczyński M.

Journal of KONES

|

2013

|

Vol. 20, No. 2

385--391

EN

This paper describes simulation research of single-acting hydraulic drive for valves of internal combustion engines. The proposed drive was composed of commercial servovalve and typical hydraulic single-acting actuator. Research was performed for the prepared and verified model of this drive. In the paper mainly analysed was the impact of control signals on course of valve lift and its characteristic parameters like: delay of start of valve movement in opposition to the start of the control signal, the time of opening and closing of the valve, the valve lifting time, the course of valve lift, fill factor of the area under the valve lift curve and velocity of the valve subsidence. Special attention was given to the closing movement of the valve. Drive control was limited to step control signal. In the final phase of closing the valve, the control method had to slow down and stop the valve, but without a significant influence on the valve closing phase. During research the fill factor of the area under the valve lift curve was calculated and compared with values obtained for the classic drive with cam. A number of simulations allowed to determine the optimal control signal for the course with deceleration of the valve. Based on simulation studies it was found that comparable fill factors of the area under the valve lift curve for cam drive and analyzed electrohydraulic drive were obtained up to over 4000 rpm speed. Above this speed the factor was significantly smaller for hydraulic drive. For low engine speeds the values of factor were acceptable and amounted to about 0.7. Unfortunately for the valve opening times for engine speed 6000 rpm, tested drive did not provide the full opening of the valve and the fill factor of the area under the valve lift curve was unsatisfactory. In this research, the frequency characteristics of the servovalve published by their manufacturers were used. It demonstrated that because of the delay and response speed of the valve is necessary to use units generating a control signal ahead in relation to the desired moment of opening the valve.

13

Experimental research of properties of hydraulic drive for valves of internal combustion engines

Szydłowski T., Smoczyński M.

Journal of KONES

|

2013

|

Vol. 20, No. 1

351--358

EN

This paper describes a research stand and results of experimental research of single-acting hydraulic drive for valves of internal combustion engines. The research stand of the hydraulic valve drive was consisted of: typical valve drive for high-speed internal combustion engine, commercial hydraulic actuator, commercial hydraulic accumulator and electrically controlled hydraulic distributor, which controlled the flow of oil supply to the hydraulic actuator. Rexroth commercial servovalve was used as hydraulic distributor for this valve drive. Components of hydraulic valve drive were mounted to specially designed research sleeve. On this sleeve complete drive, which consisted of a hydraulic cylinder and servovalve, was mounted. Drive control was performed in an open loop with a use of rectangular control signal. Displacement of the valve was measured by an optical displacement sensor. Tests were performed for constant lift of the valve, supply pressure set in the range of 6 to 10 MPa and at fixed temperature of the working medium and different initial deflections of valve spring. The behaviour of the drive was researched for bipolar and a rectangular control signals. Such range of measurements was to determine inter alia: the impact of the supply pressure and the control signals values on the drive work. Obtained results were used to verify the simulation model in a wide range of variation of the characteristic parameters of the electro-hydraulic actuator. The results of experimental measurements like valve movement and pressures in the drive were shown and analysed in this paper. With a reference to the valve movement, a detailed calculations of the valve kinematics were performed. Special attention was given to the opening and closing velocities of the valve, depending on the servo control signal. Subsidence valve velocity during its return movement was calculated. This subsidence valve velocity is an important parameter in terms of the applicability of this drive for the internal combustion engines. Valve opening time delay in opposition to the current control signal was also specified and discussed. Obtained results allowed to conclude that the proposed drive provides acceptable kinematic parameters for high-speed engines at supply pressures of at least 8 to 10 MPa. During the measurements acceptable valve subsidence speeds were obtained. It was found that there is a possibility of adjustment of this parameter by setting the slider servovalve negative overlap. Results became the basis of development of the model of this type of the drive. Further simulation studies will allow to evaluate the applicability of such valve drive for internal combustion engines. Further simulation studies allow to compare the proposed solution with known literature hydraulic valve drives.

14

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.

15

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.

16

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.

17

Model of hydraulic single-acting driye for valves of internal combustion engine

Smoczyński M., Szydłowski T.

Journal of KONES

|

2009

|

Vol. 16, No. 1

465-472

EN

This paper shows the conception and the model of hydraulic single-acting valve drive for internal combustion engines. This drive should give free control for valve lift, valve opening and valve closing time. It consists of parts: electric control valve and hydraulic actuator, whose piston is connected with engine valve and return spring. One of the basic components of high pressure HEUI injector for the Diesel engine - electric valve with solenoid was chosen as electric control valve. Principle of operation, physical and mathematical model of this drive is to be presented in this paper. Presented model consists of electrical, mechanical and hydraulic subsystems: slide of control valve with solenoid coil, power piston of hydraulic actuator with return spring and hydraulic components. Describe the dynamic behaviour of the solenoid was based on non-linear magnetic circuit model. Movement of valve slide and power piston of actuator was based on the motion equation. Description of hydraulic subsystems was based of one-dimensional, compressible flow model. After full system identification basic parameters of this drive (like supply oil pressure or valve lift) will be calculated and analyzed for better load exchange in internal combustion engines.

18

Experimental verification of the model of electrohydraulic drive for internal combustion engine valves

Szydłowski T.

Journal of KONES

|

2009

|

Vol. 16, No. 3

401-408

EN

The paper presents experimental electrohydraulic valve drive for internal combustion engine. The design is asingle-acting hydraulic actuator with spring return controlled by servovalve. Such solution shouldgive free control of valve lift, valve open and valve close time. In the article the principles of the operation of the drive are described. The paper focuses on exploring the dynamic of experimental electrohydraulic engine valve actuation system working in open-loop. For investigations the mathematical and simulation models were elaborated. The values of unknown coefficients of the models were intercepted on two test stands. First of them served to servovalve research. Second was built on the basis of the prototype drive and let on the research of the dynamics of the all drive. Chosen results of these investigations are placed in the article. The drive was explored for different oil supply pressures, control signals and spring mounting lifts. Experimental dates let to verified dynamic mathematical model. Comparisons of valve lift proceedings obtained from experiments and simulations are presented in the article. Verified model let to execute the analysis of the features of such drive and point necessary modifications for the correct realization of the process of the gas exchange in internal combustion engine.

19

Model of hydraulic double-acting drive for valves of internal combustion engine

Szydłowski T., Smoczyński M.

Journal of KONES

|

2009

|

Vol. 16, No. 1

487-494

EN

The article presents the idea and the model of electrohydraulic double-acting valve drive for internal combustion engine. In this solution to control the position of the engine valve used Rexroth's servovalve and the double-acting actuator. This drive should give free control of valve lift, valve open andvalve close time. In the article the principles of the operation and the mathematical model of the drive are described. Submitted model gives bases to the initial value definition of the main parameters of the hydraulic drive. It lets execute the analysis of the features of such drive and point necessary modifications for the correct realization of the process of the gas exchange in internal combustion engine. The first results from the simulation showed that proposed solution allows obtaining desirable run of lift of valve in the wide range of engine speed. Comparisons of valve lift proceedings driven hydraulically and mechanically by the use of harmonic cam, for two engine speeds, obtained from simulations are presented in the article. These comparisons show that at greatest engine speeds it is indispensable the use of pressures of the working liquid exceeding 10 MPa to obtain nearing results to the classical mechanical timing gear. Preliminary simulation test results indicate that it may ensure desired run of lift of valve in the wide range of engine speed

20

Napęd hydrauliczny zaworu rozrządu tłokowego silnika spalinowego. Model i podstawowe parametry napędu jednostronnego działania - cz. II

Zbieralski K., Szydłowski T.

Napędy i Sterowanie

|

2008

|

R. 10, nr 7/8

52-57

PL

Istotę, możliwości oraz własne koncepcje hydraulicznego napędu zaworu rozrządu tłokowego silnika spalinowego opisano w pracy [1]. W niniejszym artykule przedstawiono natomiast model napędu jednostronnego działania, który z jednej strony wyjaśnia specyfikę napędu hydraulicznego, z drugiej strony jest najłatwiejszy do doświadczalnej realizacji hydraulicznego napędzania zaworu rozrządu. Celem pracy było wstępne określenie wartości podstawowego parametru hydraulicznego napędu, jakim jest ciśnienie oleju zasilającego, oraz przebiegów wzniosu zaworu rozrządu, a następnie przeanalizowanie właściwości takiego napędu i wskazanie ewentualnych modyfikacji koniecznych dla prawidłowej realizacji procesu wymiany ładunku w silniku spalinowym.