Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Strength analysis of critical components of high-pressure fuel pump with hypocycloid drive

Bajerlein M., Bor M., Karpiuk W., Smolec R., Spadło M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2020

|

Vol. 68, nr 6

1341--1350

EN

Most high-pressure fuel pumps for compression-ignition engines manufactured today are cam driven. These pumps have numerous advantages, such as low energy consumption and limited production costs. However, a problem arising from the nature of the cam mechanism is an unfavorable distribution of forces in the camshaft-plunger-cylinder system of a delivery section. The authors have proposed an innovative pump design that eliminates most of the problems present in conventional solutions. The pump utilizes a gear-based hypocycloid drive. This paper focuses mainly on the strength analysis of the two critical components (countershaft and mount) of the subassembly under the highest load – simulations were carried out for different critical load states. The following procedure of estimating fatigue life was adopted for computations: the operational evolution of stresses will be systematized to the set of amplitude stresses and mean stresses by means of the “Rainflow” method. The results obtained in the work showed that the main factor determining change of stresses was the presence of clearances in the pump mechanism. It has been proved that the values of clearances have a negative influence on the power transmission in particular – their presence results in loads being carried by the countershaft and not by the support inter-operating with it. This may cause frictional wear of teeth, leading to the improper operation of the transmission. The analysis showed that the mount was designed correctly. This facilitates the use of less demanding constructional materials.

2

Impact of changes in friction factor on the loading of the pumping section in a high pressure injection pump

Smolec R., Bor M., Idzior M., Karpiuk W., Borowczyk T.

Journal of Mechanical and Transport Engineering

|

2018

|

Vol. 70, No. 2

53--62

EN

The operational problems of currently manufactured high-pressure injection pumps are related to the use of fuels with inadequate lubricating properties. Even one-time use of fuel that does not meet the requirements assumed by the manufacturer may lead to irreversible changes in the structure of joints, which is tantamount to, among other things, change of the friction coefficient and attenuation in mobile nodes. This article presents and compares the results of dynamic simulation performed in the Autodesk Inventor Professional environment, in which the influence of changes of the friction coefficient value in the mobile nodes of pumps with cam drive and hypocycloid drive on loading of the pumping section was analyzed.

PL

Problemy eksploatacyjne dotyczące współcześnie produkowanych wysokociśnieniowych pomp wtryskowych związane są ze stosowaniem paliw o niedostatecznych właściwościach smarnych. Nawet jednorazowe zastosowanie paliwa niespełniającego założonych przez producenta wymagań może prowadzić do nieodwracalnych zmian w strukturze połączeń, co jest równoważne między innymi ze zmianą współczynnika tarcia i tłumienia w węzłach ruchowych. W artykule przedstawiono i porównano wyniki symulacji dynamicznej wykonanej w środowisku Autodesk Inventor Professional, w której przeanalizowano wpływ zmian wartości współczynnika tarcia w węzłach ruchowych pompy o napędzie krzywkowym oraz napędzie hipocykloidalnym na obciążenie sekcji tłoczącej.

3

Development trends of high pressure common-rail pumps

Smolec R., Bor M., Karpiuk W., Idzior M.

Journal of Mechanical and Transport Engineering

|

2018

|

Vol. 70, No. 2

63--72

EN

Due to systematic reduction of he permissible levels of harmful and toxic substances in the exhaust gases, particulary of which particulate matter appears to be unfavorable, there is a continuing need to improve the fuel injection parameters. One of the factors determining the correct fuel injection is the injection pressure, which strongly depends on the design of the common-rail pump. This article presents the latest common-rail pump solutions for automotive vehicles and prototype constructions in terms of improved system efficiency and reliability. The latest pump solutions utilize one pumping section and allows to inject pressure up to 3000 bar, while synchronizing the delivery phase with the fuel injection phase. In the further development of the injection systems, hybrid solutions are expected to form a combination of unit injector and common rail systems.

PL

Ze względu na systematyczne obniżanie dopuszczalnych poziomów emisji substancji toksycznych i szkodliwych w gazach spalinowych, z których szczególnie ważne dla silników o zapłonie samoczynnym są cząstki stałe, istnieje potrzeba ciągłego polepszania warunków wtrysku paliwa. Jednym z czynników determinujących poprawne rozpylenie paliwa jest ciśnienie wtrysku, które jest bezpośrednio związane z konstrukcją pompy paliwa. W artykule zaprezentowano najnowsze proponowane rozwiązania pomp typu common-rail przeznaczonych do pojazdów samochodowych oraz rozwiązania prototypowe w aspekcie zwiększania sprawności oraz niezawodności układu. Najnowsze rozwiązania pomp common-rail wykorzystują jedną sekcję tłoczącą i pozwalają na osiągnięcie ciśnienia wtrysku do 3000 barów, umożliwiając jednocześnie synchronizację fazy tłoczenia z fazą wtrysku paliwa. Jako jeden z dalszych etapów rozwoju prognozuje się wykorzystanie układów hybrydowych, łączących zalety systemów typu common-rail oraz unit injector system.

4

Evaluation of the possibility of occurrence of selected damage to a car engine turbocharger using the event tree analysis (ETA)

Bor M., Karpiuk W., Smolec R., Spadło M.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 3

71--76

EN

The subject of the article is the identification of factors behind the incorrect operation of a car turbocharger that, in longer perspective, lead to the damage of the device. Due to the operating principle and design features, the device works with many engine systems – intake, exhaust, lubrication systems and also, increasingly more often, with the cooling system. A multitude of relations, complexity, and working conditions are reasons due to which the device is sensitive to disturbances of quality parameters of the working media (e.g. oil). In the article based on the selected causes of damage of turbochargers, we focused on the following initiating event, concerning the bearings lubrication system, which is clogged oil strainer. The authors aims at performing an analysis allowing to increase the detectability of emerging malfunctions that lead to deterioration of operating conditions of the device. For this task tool such as ETA (Event Tree Analysis) was used. It is a tool for assessing system and process safety. It facilitates detecting potential risks, as well as relations existing between actions or events. This method explores the path from the initiating event to the outcome (most often representing the immobilization of the tested object), with particular emphasis on intermediate stages affecting the technical condition of the object. Unlike the FTA analyses, which have a deductive nature, the ETA analysis is inductive. The analysis of the obtained results, supported with validation by means of ETA, allowed proving that, given the current state of knowledge and advancements in technology, it is possible to apply additional sensors for monitoring the operation of a turbocharger. The proposed modifications were considered minor design changes that significantly increase the reliability of the device.

5

Analysis of the procedure of evaluation of the technical condition of a high-pressure common rail fuel pump using a test bed

Bor M., Idzior M., Karpiuk W., Smolec R.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 3

65--70

EN

Piston displacement pumps use in common rail fuel injection systems generates very high pressure, reaching even 300 MPa. Maintaining such a high pressure is possible thanks to very precise machining resulting in as little clearance between the piston-cylinder assemblies. Due to very high forces operating in the systems and relatively unfavourable lubrication conditions resulting from using fuel as lubricants, the pumps are subject to wear and consequently lose their operating parameters. The high cost of production of the pumps, resulting from their technological advancement, forced their manufacturers to introduce technologies for diagnosing and regenerating them. The diagnostics consists in removing the pump from the engine and having it verified using a test bed. The first stage consists of evaluating the pump’s flow at null pressure; follow by evaluation of its maximal delivery for the pressure of 100 MPa. The obtained values are compared to the values achieved by a new pump. The effect of negative evaluation on a test bed is the disassembly of the pump, verification of the condition of its parts and replacement of the damaged elements. The authors examined new and used pumps on a tested, aiming to determine the characteristics of delivery of a pump for various pressures. The objective of the research was to identify the actual points in the pump’s operation at which the delivery drops the most due to the wear. The highest difference in delivery was found to exist for the maximal compression pressure. The obtained results were analysed and the possibility of changing the pump diagnostics procedure with the use of a test bed was determined.

6

Ocena zmiany współczynnika tarcia w pompach wysokociśnieniowych - porównanie napędu hipocykloidalnego z krzywkowym

Smolec R., Bor M., Idzior M., Karpiuk W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport

|

2017

|

z. 118

255--264

PL

Problemy eksploatacyjne współcześnie produkowanych wysokociśnieniowych pomp wtryskowych związane są ze stosowaniem paliw o niedostatecznych właściwościach smarnych. Nawet jednorazowe zastosowanie paliwa niespełniającego założonych przez producenta wymagań, może prowadzić do nieodwracalnych zmian w strukturze połączeń, co jest równoważne między innymi ze zmianą współczynnika tarcia i tłumienia w węzłach ruchowych. W artykule przedstawiono i porównano wyniki symulacji dynamicznej wykonanej w środowisku Autodesk Inventor Professional, w której przeanalizowano wpływ zmian wartości współczynnika tarcia w węzłach ruchowych pompy o napędzie krzywkowym oraz napędzie hipocykloidalnym, na obciążenie sekcji tłoczącej.

EN

Operating problems of today's high pressure injection pumps are related to the use of fuels with insufficient lubrication properties. Even a one-time use of fuel that does not meet the manufacturer's requirements can lead to irreversible changes in the structure of the joint, which is equivalent, inter alia, to the change in friction coefficient and damping in the motion nodes. The article presents and compares the results of dynamic simulations performed in Autodesk Inventor Professional, which analyzes the effect of changes in friction coefficient on the motion nodes of the cam and the hypocycloid drive of pumps on the load forces of the pump components.

7

Konstrukcja pompy o napędzie hipocykloidalnym w ujęciu zastosowania paliw trudnych

Bor M., Borowczyk T., Idzior M., Karpiuk W., Smolec R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport

|

2017

|

z. 118

7--16

PL

Nowoczesne pompy paliwa generują bardzo wysokie ciśnienia wtrysku, które przekładają się bezpośrednio na występowanie znacznych sił w układzie napędowym pompy smarowanym z wykorzystaniem przetłaczanego paliwa. Zmiana paliwa, a co za tym idzie zmiana jego właściwości fizyko-chemicznych, jest przyczyną wielu uszkodzeń w mechanizmach napędowych pomp typu krzywka-wałek mimośrodowy. Obecnie coraz większy udział w rynku paliw zyskują paliwa alternatywne, z których najbardziej popularnym paliwem są estry metylowe kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego. Istnieją również inne paliwa, takie jak wykazująca dobry potencjał aplikacyjny suspensja węglowo-wodna (CWS), której wykorzystanie zostało szerzej opisane w niniejszej publikacji. W artykule została przedstawiona autorska idea zastosowania napędu hipocykloidalnego w konstrukcji pompy paliwa do silników o zapłonie samoczynnym. Konstrukcja ta charakteryzuje się między innymi nowatorskim rozwiązaniem układu napędowego tłoczków sekcji w stosunku do pomp tradycyjnych. Zaproponowano ponadto niezależny układ smarowania elementów ruchowych pompy. Te i inne cechy predysponują to rozwiązanie do zastosowania w pompie paliw alternatywnych w tym tzw. paliw trudnych.

EN

Modern fuel pumps generates very high injection pressures, which directly translate into significant forces in the fuel injection pump driving system. Changing the fuel and thus changing its physicochemical properties causes many damages in the eccentric cam-shaft drive. At present, an increasing share of the fuel market is derived from alternative fuels, of which the most popular fuel is the methyl esters of rapeseed oil fatty acids, while other fuels such as coal-water slurry are available. The article presents the idea of applying hypocycloid propulsion in the construction of a fuel pump for compression-ignition engines. This design is characterized by, among other things, a different solution of the drive of the pumping section compared to traditional pumps. An independent lubrication system for the pump movement components was also proposed. These and other features predispose this solution for use in an alternative fuel pump includingb the so-called difficult fuels.

8

Idea of use of hydraulic booster in high-pressure fuel pump with hypocycloid drive

Bor M., Borowczyk T., Idzior M., Karpiuk W., Smolec R.

Journal of KONES

|

2017

|

Vol. 24, No. 3

22--28

EN

Common rail (CR) injection systems have been universally applied in passenger car engines for twenty years. Moreover, they are applied on a wide scale in trucks, machinery and stationary engines. They have many advantages such as very good fuel spraying due to high injection pressure, injection dose distribution to several smaller, or less heat generation compared to traditional systems. At the same time, the use of this type of system involves a number of problems. They are characterized, among other things, by the high cost of manufacturing and the high sensitivity to changes in the quality of the used fuel. The most important component of the common rail injection system is the high-pressure injection pump. The authors propose a new, alternative pump design with the hypocycloid drive – the article presents the issue of using this type of pump. Further sections describe the design of a pump utilizing a hypocycloid mechanism; demonstrate beneficial functional features and present selected results of the assembly's dynamic simulation. The pump is also characterized by the possibility of multiplying the piston's pitch while maintaining its diameter. It makes it possible to obtain much greater discharge per operating cycle. Taking into account the considerable quantity of fuel transferring by the pump, was also possible to propose an idea of use of hydraulic booster in such pump. In this field, the authors have presented schematic diagram of a pressure booster with a description of its operation.

9

Wpływ transportu samochodowego na zanieczyszczenie powietrza pyłem zawieszonym PM10 i PM 2,5

Idzior M., Czapliński E., Bor M.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2017

|

R. 18, nr 6

739--742, CD

PL

W artykule przedstawiono problem związany z zanieczyszczeniem powietrza pyłem zawieszonym PM10 oraz PM 2,5 w aglomeracjach miejskich. Podstawowymi źródłami zanieczyszczeń gazowych i pyłowych powietrza na obszarach miejskich są emisje pochodzące z sektora komunalno – bytowego, środków transportu i przemysłu. Opisano strukturę transportu w Polsce oraz udział pojazdów samochodowych w zanieczyszczeniu powietrza. Przedstawione zostały wyniki badań z pojazdów samochodowych, które wykonano w stacji kontroli pojazdów.

EN

This article presents the problem of PM10 and PM 2.5 dust pollution in urban agglomerations. The main sources of gaseous and particulate pollutants in urban areas are emissions from the transport sector, means of transport and industry. The structure of transport in Poland and the share of motor vehicles in air pollution are described. The results of tests from motor vehicles made at the vehicle inspection station are presented.

10

Nowoczesne rozwiązania stosowane w silnikach motocyklowych

Idzior M., Karpiuk W., Bor M., Smolec R.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2017

|

R. 18, nr 6

743--748, CD

PL

W artykule omówione zostały tendencje rozwojowe oraz stosowane obecnie rozwiązania w nowoczesnych silnikach motocykli. Mniej rygorystyczne normy emisji spalin, oraz inne przeznaczenie silników są przyczyną znacznych rozbieżności konstrukcyjnych pomiędzy silnikami motocykli a pojazdów samochodowych. Wzrost zamożności społeczeństwa przyczynia się do zwiększenia popularności pojazdów jednośladowych, co jednocześnie niesie za sobą konieczność optymalizacji ich konstrukcji, w celu spełnienia wysokich wymagań odbiorcy.

EN

The article discusses the development trends and the solutions currently used in modern engines of motorcycles. Less stringent exhaust emission standards, as well as other purpose engines are the cause of significant discrepancies between the design engines of motorcycles and cars. The increase in wealth of society contributes to the popularity of two-wheeled vehicles, which also entails the need to optimize their con-structure in order to meet the high customer requirements.

11

Evaluation of the impact of temperature variations in selected fuels on their atomization in internal combustion engines with common rail injection systems

Karpiuk W., Idzior M., Smolec R., Bor M.

Journal of Mechanical and Transport Engineering

|

2016

|

Vol. 68, No. 4

17--26

EN

The first part of this paper presents an evaluation of the rheology of three fuel types for compression ignition engines, i.e. a conventional fuel grade and two biofuel grades, each with rapeseed oil. The analysis completed for this work has uncovered that a clear relationships exist between fuel temperature, density and viscosity. The second part of this paper is a determination of stream parameters of the analyzed fuels injected into a specially designed metering chamber via a common rail injection system. The third and last part of this paper is an evaluation of the microstructure of rapeseed stream by division of the stream into contours of different light reflectivity values corresponding to different fuel concentrations within the stream.

PL

W pierwszej części artykułu przedstawiono ocenę parametrów reologicznych trzech paliw stosowanych do zasilania silników o zapłonie samoczynnym – paliwa konwencjonalnego oraz dwóch rodzajów biopaliw rzepakowych. Przeprowadzona analiza uwidoczniła istnienie wyraźnych zależności pomiędzy temperaturami paliw a ich gęstościami i lepkościami. Druga część pracy obejmuje wyznaczenie parametrów strug analizowanych paliw wtryskiwanych do specjalnie w tym celu przygotowanej komory pomiarowej przy użyciu układu wtryskowego typu commonrail. Ostatni etap dotyczy oceny mikrostruktury strugi oleju rzepakowego poprzez jej podział uwzględniający warstwice o różnym stopniu odbicia światła tj. różnym stopniu nagromadzenia paliwa w strudze.

12

Possibilities of analysis of condition and repair of common-rail system injectors

Karpiuk W., Bor M., Smolec R.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 4

209--216

EN

A wide use of common-rail injection systems in vehicles made it necessary to develop effective methods of diagnosing and repair of their subassemblies. The paper presents problems connected with diagnosing of malfunctions and regeneration of common-rail system injectors with the use of testing tables. Due to precise workmanship and strong forces, the systems are particularly exposed to damage most often caused by the application of fuels of inadequate quality. Early detection of damage symptoms may contribute to considerable decrease of costs of repair without entailing any failures of other components of the system. The authors discuss the most common methods of evaluation of the condition allowing a quick and explicit identification, whether a given injector has been damaged or not. Further deliberations lead to the determination of possible regeneration of individual generation systems of various manufacturers. The authors also present basic activities of the regeneration process and tests made with the use of testing tables. The work presents results of tests performed on a new injector with the use of testing equipment of various manufacturers. Discussion on obtained results leads to conclusions that, due to little recurrence and insufficient accuracy of measurements, possibilities of clear evaluation of technical condition of injectors is greatly limited.

13

Zastosowanie ceramiki inżynierskiej w układach zasilania silników spalinowych

Idzior M., Karpiuk W., Smolec R., Bor M.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 12

991--994

PL

W artykule przedstawiono czynniki wpływające na kierunek w jakim idzie rozwój silników spalinowych, którym niezaprzeczalnie jest zmniejszenie negatywnego oddziaływania na środowisko. Obecnie, aby wpływ ten był jak najmniejszy konieczne jest poprawienie procesu spalania, który można osiągnąć np. zwiększając ciśnienie wtrysku paliwa. Wysokie ciśnienia generowane przez współczesne układy wtryskowe sprawiają, że dotychczas wykorzystywane materiały nie pozwalają na zapewnienie odpowiedniej trwałości. Konieczne staje się stosowanie bardziej zaawansowanych materiałów, które w artykule krótko scharakteryzowano oraz przedstawiono przykładowe aplikacje.

EN

The article presents the factors influencing the direction in which goes the development of internal combustion engines, which undeniably is to reduce the negative impact on the environment. It is currently minimized, inter alia, by increasing the fuel injection pressure. But the high pressure generated by modern injection systems make previously used materials do not provide adequate stability. It becomes necessary to use more advanced materials that article briefly characterized, and provides examples of their use in fuel systems.

14

Ocena możliwości zastosowania paliw węglowo-wodnych do zasilania silników o zapłonie samoczynnym

Idzior M., Karpiuk W., Bor M., Smolec R.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 12

987--990

PL

W artykule omówiona została możliwość zasilenia tłokowego silnika spalinowego z wykorzystaniem suspensji węglowowodnych. Na przełomie ostatnich dekad można zaobserwować wzmożone zainteresowanie paliwami alternatywnymi, podyktowane m.in. ograniczoną ilością zasobów ropy naftowej oraz koniecznością spełnienia rygorystycznych norm emisji spalin. W artykule omówiono możliwości wykorzystania suspensji, jako nowoczesnego, taniego i ekologicznego paliwa, którym można zasilić silnik o zapłonie samoczynnym. Przedstawione zostały metody otrzymywania, proces spalania w kontekście emisji związków szkodliwych oraz techniczne możliwości adaptacji silnika do zasilania paliwem węglowo-wodnym. Wydaje się, że zastosowanie suspensji, szczególnie do zasilania silników niskoobrotowych jest rozwiązaniem bardzo korzystnym i możliwym do wdrożenia bez znacznego wzrostu kosztów wytwarzania jednostki napędowej.

EN

The article discusses the possibility to power the piston internal combustion engine with the use of coal-water suspensions. At the turn of the last decades can be seen increased interest in alternative fuels, according to a limited amount of fossil fuel resources and the need to meet higher emission standards. The authors proposed the use of suspensions, as a modern, cheap and environmentally friendly fuel that can power the diesel engine. Presented methods of preparation, the combustion process in the context of the emission of harmful compounds, and technical possibilities of adapting the engine to fuel coal-water. It appears that the use of suspensions, particularly low speed motor power supply is a very favorable solution and possible to implement without significant increase in the manufacturing costs of the drive unit.