Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

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

Combustion Engines

|

2013

|

R. 52, nr 3

3--11

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.

2

New methods in optical diagnostics on production engines with only minor modifications

Hentschel W.

Silniki Spalinowe

|

2009

|

R. 48, nr 2

49-61

EN

The aim of this paper is to demonstrate the performance of micro-invasive optical diagnostics as advanced tools in the development process of modern direct-injection (DI) gasoline engines. The use of endoscopes and optical probes minimise the mechanical modifications on the engine necessary to achieve the optical access to the combustion chamber. No expensive optical engines with large optical windows are required but only small holes of about 10 mm in the cylinder head or in a plate between cylinder head and cylinder liner are used to apply laser diagnostics. Basic in-cylinder phenomena, such as the formation of the flow field, the penetration of the spray at high fuel pressure, the interaction of spray and flow, the formation of an ignitable mixture and the start of combustion are analysed in detail. High-power solid-state pulsed lasers emitting ultraviolet or green light, state-of the-art high-speed colour video cameras, and newly designed optical probes were used for the investigations. Selected results from current research and development work demonstrate the capability of micro-invasive techniques and pinpoint how the design of the combustion process benefits from these experimental investigations.

PL

Celem artykułu jest przedstawienie możliwości małoinwazyjnych metod diagnostyki optycznej jako zaawansowanych narzędzi w rozwoju nowoczesnych silników benzynowych z wtryskiem bezpośrednim (DI). Zastosowanie endoskopów i obserwacji optycznych minimalizuje konieczność mechanicznych modyfikacji w celu uzyskania dostępu optycznego do komory spalania. W takiej sytuacji nie jest konieczne wykorzystywanie kosztownych silników do specjalistycznych badań optycznych (tzw. silników transparentnych), wyposażonych w okna optyczne o dużych rozmiarach, lecz stosowane są jedynie otwory o niewielkiej średnicy, ok. 10 mm, w głowicy cylindrowej lub w płycie umieszczanej pomiędzy głowicą a tuleja do zastosowania diagnostyki laserowej. W ten sposób są szczegółowo analizowane podstawowe zjawiska w cylindrze, jak tworzenie się pola przepływów, rozprzestrzenianie się strugi paliwa przy dużym ciśnieniu wtrysku, wzajemne oddziaływanie pomiędzy strugą paliwa i przepływem czynnika, tworzenie się mieszanki zapłonowej na początku spalania. Do badań wykorzystuje się impulsowe lasery dużej mocy, promieniujące światłem ultrafioletowym lub zielonym na ciele stałym, współczesne kamery kolorowe do szybkiego filmowania i najnowszej konstrukcji sondy. Wybrane wyniki z aktualnych badań i prac rozwojowych wykazują przydatność małoinwazyjnych metod diagnostyki optycznej i wskazują, jak można wykorzystać badania optyczne przy projektowaniu procesu spalania.

3

Development of an optical swirl sensor for DI-diesel engines

Vanhaelst R., Hentschel W., Müller Ch., Czajka J.

Silniki Spalinowe

|

2009

|

R. 48, nr 2

37-49

EN

In this paper the systematic development of an optical swirl sensor to measure the swirl ratio in an operating serial turbocharged DI-diesel engine is described. The optical sensor detects the visible light of the combustion, in particular the emission of the sooting flame in a wavelength range from 600 nm up to 1000 nm. The acceptance angle is so small that the soot clouds from every spray can be detected as they are being turned under the optical sensor by the swirling flow. In a first part the new optical probe method was validated on a transparent engine by comparison with high speed video recordings. In the second part several hardware variations were made on a serial DI-diesel engine which was equipped with a variable swirl valve. The influence of the opened- and closed swirl valve constellation and the piston geometry on the swirl ratio was measured with the optical probe technique. The results were compared with a zero dimensional simulation model. There was a good agreement between the swirl measurements and the 0D-model. The optical swirl sensor has proven to be a powerful tool to optimise the combustion process. Without any modifications on the cylinder head, the effect of application parameters and hardware parts on the swirl strength can be quantified for all engine loads and speeds.

PL

W artykule opisano rozwój optycznego czujnika zawirowania, który jest wykorzystywany do pomiarów stopnia zawirowania w pracującym silniku o ZS z wtryskiem bezpośrednim i turbodoładowaniem. Czujnik optyczny rejestruje widzialne światło spalania, w szczególności promieniowanie sadzy w płomieniu dyfuzyjnym w zakresie długości fal od 600 do 1000 nm. Kąt obserwacji czujnika optycznego jest wystarczająco mały do wykrycia ruchu obłoku promieniującej sadzy wywołanego przez zawirowanie ładunku w cylindrze, dla każdej strugi wtryskiwanego paliwa. W początkowej części artykułu nowa metoda badań czujnikiem optycznym została zweryfikowana na silniku transparentnym przez porównanie z wynikami obserwacji ruchu płomienia zarejestrowanymi za pomocą szybkiego filmowania. W dalszej części artykułu przedstawiono kilka zmian konstrukcyjnych wykonanych na seryjnym silniku o ZS typu DI, który został wyposażony w zawór wytwarzający zmienne zawirowanie obwodowe. Wpływ otwierania i zamykania tego zaworu oraz geometrii korony tłoka na stopień zawirowania ładunku określono przy wykorzystaniu techniki pomiarów optycznych. Otrzymane wyniki porównano z wynikami symulacji uzyskanymi dla modelu 0-wymiarowego. Stwierdzono zgodność wyników pomiarów zawirowania i symulacji modelu OD. Optyczny czujnik zawirowania okazał się przydatnym narzędziem do optymalizowania procesu spalania. Wpływ parametrów regulacyjnych oraz elementów konstrukcyjnych na stopień zawirowania może być wyznaczony dla całego zakresu obciążenia i prędkości obrotowej silnika bez jakichkolwiek modyfikacji konstrukcyjnych głowicy silnika.

4

Wyznaczenie prędkości zawirowania osiowego ładunku w cylindrze silnika o zapłonie samoczynnym metodą optyczną

Czajka J. K., Wisłocki K., Hentschel W.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Maszyny Robocze i Transport

|

2006

|

Nr 61

60-71

PL

W artykule opisano sposób wykorzystania badań optycznych promieniowania płomienia do oceny kątowej prędkości zawirowania ładunku w przestrzeni roboczej silnika o za-płonie samoczynnym. Przedstawiono przesłanki uzasadniające podjecie badań nad tym zagadnieniem i główną ich tezę, opisano stanowisko i przyjętą procedurę badań. Analiza otrzymanych wyników badań potwierdziła tezę o przydatności pomiaru zmian intensywności promieniowania do określenia prędkości kątowej zawirowania ładunku w cylindrze pracującego silnika spalinowego.

EN

In the article were described the way of using optical research of the flame radiation in order to estimate the angle velocity of the multiple swirl charge in the working space of an spontaneous ignition engine. There were presented: reasons for talking up these researches, the main thesis, position and the procedure of the research. The results analysis had confirmed the thesis, about the recessity of the measurement of changing radiation intensity in order to determine the angel velocity of the flame swirl in the working cylinder of an internal combustion engine.