Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru

Transkript

1 Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Zpracoval: Josef Blažek Pracoviště: Katedra vozidel a motorů, TUL Tento materiál vznikl jako součást projektu In-TECH 2, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

2 In-TECH 2, označuje společný projekt Technické univerzity v Liberci a jejích partnerů - Škoda Auto a.s. a Denso Manufacturing Czech s.r.o. Cílem projektu, který je v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost (OP VK) financován prostřednictvím MŠMT z Evropského sociálního fondu (ESF) a ze státního rozpočtu ČR, je inovace studijního programu ve smyslu progresivních metod řízení inovačního procesu se zaměřením na rozvoj tvůrčího potenciálu studentů. Tento projekt je nutné realizovat zejména proto, že na trhu dochází ke zrychlování inovačního cyklu a zkvalitnění jeho výstupů. ČR nemůže na tyto změny reagovat bez osvojení nejnovějších inženýrských metod v oblasti inovativního a kreativního konstrukčního řešení strojírenských výrobků. Majoritní cílovou skupinou jsou studenti oborů Inovační inženýrství a Konstrukce strojů a zařízení. Cíle budou dosaženy inovací VŠ přednášek a seminářů, vytvořením nových učebních pomůcek a realizací studentských projektů podporovaných experty z partnerských průmyslových podniků. Délka projektu:

3 Druhy optického přístupu ke spalovacímu prostoru motoru Existují dva základy druhy optického přístupu ke spalovacímu prostoru motoru: 1) transparentní motor průhledné dno pístu nebo průhledná stěna válce

4 Druhy optického přístupu ke spalovacímu prostoru motoru Existují dva základy druhy optického přístupu ke spalovacímu prostoru motoru: 1) transparentní motor průhledné dno pístu nebo průhledná stěna válce Vizualizace proudění

5 Druhy optického přístupu ke spalovacímu prostoru motoru Existují dva základy druhy optického přístupu ke spalovacímu prostoru motoru: 1) transparentní motor průhledné dno pístu nebo průhledná stěna válce Snímky snímané vysokorychlostní digitální kamerou uvnitř spalovacího prostoru odrazem na zrcadle SAE Zobrazení vstřiku paliva do pracovního prostoru válce. Ukázka průhledné stěny válce

6 Druhy optického přístupu ke spalovacímu prostoru motoru Existují dva základy druhy optického přístupu ke spalovacímu prostoru motoru: 2) pomocí endoskopické techniky

7 Úvod do problematiky endoskopického měření Endoskopický systém: Pro přímé sledování rychlých dějů na jakémkoliv spalovacím motoru

8 Úvod do problematiky endoskopického měření Oblasti použití vizualizační techniky Výzkum Spalování Vstřikování Příprava směsi (palivo-vzduch) Mechanické pohyby Oblast použití -předstih zážehu -šíření plamene -teplota plamene -zapalovací jiskra -rozvoj vstřiku -srážky na stěnách potrubí -směr vstřiku -smáčení stěny palivem -vstřik do sacího kanálu -vývoj vstřiku -ventilový rozvod -pohybující se součásti v motoru Porovnání záznamů pro různé nastavení motoru. Statistické vyhodnocení a prohlížení výsledků.

9 Základní typy endoskopů pro spalovací motor Dva základní typy endoskopů: - Chlazený endoskop pro sledování dějů ve válci motoru - Endoskop s osvětlením pro sledování dějů za nízkých teplot

10 Základní typy endoskopů pro spalovací motor chladicí kanály ly Chlazený endoskop Sonda s chladícím m kanálem lem ø 7mm 67 Pozorovaný předm edmět připojení kamery Sonda s čočkou Objektiv ø 8mm Sonda s integrovaným světelným kanálem lem 67 Pozorovaný předm edmět Vstup světeln telnéhoho paprsku Nechlazený endoskop Směr r pozorování Přímé sledování Stranové sledování Stranové sledování Zdroj: avl.comcom

11 Základní typy endoskopů pro spalovací motor Typy připojení Směr světelného paprsku Chlazené vedení světeln telného ho paprsku Chlazený endoskop Nechlazený endoskop se světelným paprskem Zdroj: avl.comcom

12 Možnosti připojení kamery a endoskopu Varianta A: Přímé připojení CCD kamera Endoskop Varianta B: Použití dvoukloubového optického vedení Endoskop CCD kamera Kloubové optické vedení Varianta C: Použití tříkloubového optického vedení Endoskop CCD kamera Kloubové optické vedení

13 Zástavba chlazeného endoskopu v hlavě válců Vložka v hlavě válců ø 12 mm ø 4 mm endoskop hlava válcev držák k skla Křemenné sklo ø 7 mm M10 x 0.5 dno pístup

14 Příklady zástavby endoskopů u spalovacího motoru Příklad konstrukční uspořádání pro vizualizaci dějů uvnitř spalovacího prostoru válce Příklad konstrukční uspořádání pro uchycení endoskopu k sacímu potrubí motoru

15 Sestava zařízení pro vizualizaci průběhu hoření ve válci na stanovišti zkušebního motoru Vyyssooccee cci itlivvaa kkaameerraa DIICAM PPrroo Ennddoosskkoopp Moot toorr SSKODA MPPII Moot toorroovvaa bbrrzzddaa SSCHENK VIISSIIOSSCOPPE AVLL Ennkkooddeerr

16 Sestava zařízení pro vizualizaci průběhu hoření ve válci a indikační aparatury na stanovišti zkušebního motoru Vysoce rychlostní kamera 25 Tlak ve válci [bar] 20 6 KH 16 KH 20 KH 15 0 KH -6 KH KH 5-34 KH Poloha klikového hřídele [ KH] Vysoce citlivá kamera VGA kamera

17 Druhy používaných kamer na katedře KVM u vizualizační aparatury Standardní kamera - PCO PixelFly Digitání barevná VGA kamera s 12 bit dynamickým rozsahem. Zdroj: pco.de.de Zdroj: pco.de.de

18 Druhy používaných kamer na katedře KVM u vizualizační aparatury Citlivá kamera - PCO DICAM Pro Vysoce citlivá digitální černobílá kamera s 12 bit dynamickým rozsahem. Zdroj: pco.de.de Zdroj: pco.de.de

19 Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Ukázka nahrávání snímků s opakováním -8,5 Úhel klikového hřídele -6, Opakování n Zdroj:

20 Výpočet teploty plamene z vizualizace plamene uvnitř spalovacího prostoru Ukázka výsledků vizualizace procesu hoření vznětového motoru s kalkulací distribuce teploty plamene pomocí SW Thermovision.

21 Vizualizace vstřiku benzínu u systému MPI

22 Kameraamera 1 Vizualizace vstřiku benzínu u systému GDI t 1 t 1 + t Kameraamera 2 video ukázka Rozdílový lový snímek mek Zdroj: avl.comcom

23 Využití vizualizace pro optimalizaci tvaru sacího kanálu Základní Základní Optimalizace Optimalizace vstřikovacího vstřikovacího systému systému v sacím sacím kanále kanále pro pro průtok průtok paliva paliva na na ventily ventily video ukázka Optimalizace Optimalizace 419 KH 2010 min -1 Zdroj: avl.comcom

24 Analýza procesu vstřikování s využitím vizualizační techniky 3,5 CA 796 min -1 Začátek vefuku 5 mm 10 mm Hlavní vefukovací perioda 15 mm 20 mm Konec vefuku Main Injection 5 mm 5 mm 0 mm Zdroj: avl.comcom

25 Příklady z měření v laboratoři KVM motor Avia (uchycení kamery pomocí držáku) Připojení k PC PCO kamera Připojení kamery k endoskopu Držák kamery Endoskop Vložka Přívod chladícího vzduchu

26 Příklady z měření v laboratoři KVM motor Avia (uchycení kamery pomocí stativu) PCO kamera Připojení kamery k endoskopu Připojení k PC Endoskop Vložka Přívod chladícího vzduchu

27 Příklady z měření v laboratoři KVM motor Avia Hlavní fáze hoření pro 1260 ot/min (záznam po 1 KH)

28 Příklady z měření v laboratoři KVM motor Avia VARIABILITA PLAMENE PRO 7 KH ZA HU VARIABILITA PLAMENE PRO 7 KH ZA HU

29 Příklady z měření v laboratoři KVM Škoda 1.4 MPI pohled do sání CCD kamera Adaptér pro uchycení kamery a endoskopu stativ Optický kabel pro osvětlení Nechlazený endoskop

30 Příklady z měření v laboratoři KVM Škoda 1.4 MPI pohled do sání

31 Příklady z měření v laboratoři KVM Škoda 1.4 MPI pohled do sání Rozdílový snímek před a po vstřikování benzínu do sacího kanálu

32 Příklady z měření v laboratoři KVM Škoda 1.4 MPI pohled do válce

33 Příklady z měření v laboratoři KVM pohled do katalyzátoru Zkušební stanoviště s endoskopickou technikou pro sledování děje uvnitř katalyzátoru a detail katalyzátoru při provozu (střední otáčky motoru, 100% zatížení).

34 Příklady z měření v laboratoři KVM pohled do katalyzátoru

35 Příklady z měření v laboratoři KVM pohled do katalyzátoru Pohled na čelní mřížku katalyzátoru bez pomocného osvětlení (střední otáčky motoru, 100% zatížení).

36 Příklady z měření v laboratoři KVM automobil na LPG

37 Příklady z měření v laboratoři KVM automobil na LPG Komůrková vstřikovací tryska VIALLE se vstřikováním LPG po směru proudu vzduchu v plastovém sacím potrubí (vlevo), 3000rpm (vpravo) Trubičková vstřikovací tryska umístěná po směru proudu vzduchu v plastovém sacím potrubí (vlevo), v režimu 3000rpm (vpravo) - video

38 Příklady z měření v laboratoři KVM automobil na LPG Trubičková vstřikovací tryska umístěná po směru proudu vzduchu v kovovém sacím potrubí (režim: 3000rpm plné zatížení) - video Komůrková vstřikovací umístěná proti směru proudu vzduchu v kovovém sacím potrubí (režim: 3000rpm plné zatížení)

39 Příklady z měření v laboratoři KVM automobil na LPG Krátká plastová vstřikovací tryska - plastové sací potrubí volnoběh (vlevo), 3000rpm (vpravo) video

40 Příklady z měření v laboratoři KVM mapování úniku oleje ze spojů v sacím potrubí Prolétající odtržená kapička oleje Ulpívání oleje ve spoji Olej vytékající ze spoje Konstrukční úprava pro připojení endoskopu Konstrukční úprava pro připojení endoskopu Směr proudění vzduchu Konstrukční úprava mezichladiče pro připojení endoskopu a osvětlení Odvzdušnění skříně motoru