Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru

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.

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: 1.6.2009 – 31.5. 2012

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru 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

http://www.ifp.com http://www.eng.warwick.ac.uk INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru 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

http://www.tvu.com INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru 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 2005-01-0136

Zobrazení vstřiku paliva do pracovního prostoru válce. Ukázka průhledné stěny válce http://www.avl.com INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Druhy optického přístupu ke spalovacímu prostoru motoru Existují dva základy druhy optického přístupu ke spalovacímu prostoru motoru: 2) pomocí endoskopické techniky

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Úvod do problematiky endoskopického měření

Endoskopický systém: Pro přímé sledování rychlých dějů na jakémkoliv spalovacím motoru


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru 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. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru 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


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Základní typy endoskopů pro spalovací motor

67 °

Pozorovaný edmě ět předm Pozorovaný edmě ět předm

Chlazený endoskop

67 °

chladicí kanály chladicí kaná

Sonda s chladí kanálem chladícím kaná ø 7mm připojení ipojení kamery

Sonda s čočkou

Objektiv

ø 8mm

Sonda s integrovaným svě světelným kaná kanálem Vstup svě světelné telného paprsku

Nechlazený endoskop Směr pozorová pozorování

Přímé sledová sledování

Stranové Stranové sledová sledování INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Stranové Stranové sledová sledování

Zdroj: www.avl www.avl..com

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Základní typy endoskopů pro spalovací motor Směr světelného paprsku Typy připojení

Chlazené vedení světelného paprsku

Chlazený endoskop

Nechlazený endoskop se světelným paprskem

Zdroj: www.avl www.avl..com INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru 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


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Zástavba chlazeného endoskopu v hlavě válců Vložka v hlavě válců

ø 12 mm ø 4 mm

držák skla endoskop hlava válce

Křemenné sklo

ø 7 mm M10 x 0. 5


dno pístu

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Příklady zástavby endoskopů u spalovacího motoru

Příklad konstrukční uspořádání pro uchycení endoskopu k sacímu potrubí motoru Příklad konstrukční uspořádání pro vizualizaci dějů uvnitř spalovacího prostoru válce INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Sestava zařízení pro vizualizaci průběhu hoření ve válci na stanovišti zkušebního motoru VVyyssooccee cciittlliivvaa kkaam meerraa DDIICCAAM P r o EEnnddoosskkoopp M Pro

M Moottoorr SSKKOODDAA 11..44 M MPPII

M Moottoorroovvaa bbrrzzddaa SSCCH HEENNKK

VVIISSIIOOSSCCOOPPEE AAVVLL EEnnkkooddeerr


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Sestava zařízení pro vizualizaci průběhu hoření ve válci a indikační aparatury na stanovišti zkušebního motoru

Vysoce rychlostní kamera Tlak ve válci [bar]

25 16°KH 20°KH

20 6°KH

15 0°KH

-6°KH

10

-26°KH -34°KH

5

Vysoce citlivá kamera 0 -360

-300

-240

-180

-120

-60

0

60

120

180

240

300

360

Poloha klikového hřídele [°KH]

VGA kamera


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Druhy používaných kamer na katedře KVM u vizualizační aparatury Standardní kamera - PCO PixelFly

Digitání barevná VGA kamera s 12 bit dynamickým rozsahem.

.de Zdroj: www.pco www.pco.de

.de Zdroj: www.pco www.pco.de INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Druhy používaných kamer na katedře KVM u vizualizační aparatury Citlivá kamera - PCO DICAM Pro

Vysoce citlivá digitální černobílá kamera s 12 bit dynamickým rozsahem.

.de Zdroj: www.pco www.pco.de

.de Zdroj: www.pco www.pco.de INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Ukázka nahrávání snímků s opakováním -8,5°

Úhel klikového hřídele -6,5° -4.5° -2.5°

-0.5°

Opakování

1

2

3

4

200080-02

5 n Zdroj: www.avl www.avl..com INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

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


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Vizualizace vstřiku benzínu u systému MPI


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Vizualizace vstřiku benzínu u systému GDI Kamera 1

t1 + t

t1

Kamera 2

video ukázka

Rozdílový snímek INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Zdroj: www.avl www.avl..com

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Využití vizualizace pro optimalizaci tvaru sacího kanálu Základní Základní

Optimalizace Optimalizace

Optimalizace Optimalizacevstřikovacího vstřikovacího systému v sacím systému v sacímkanále kanále pro proprůtok průtokpaliva palivana naventily ventily

419°KH

video ukázka

2010 min-1 Zdroj: www.avl www.avl..com


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Analýza procesu vstřikování s využitím vizualizační techniky

3,5°CA

796 min-1

Začátek vefuku

5 mm

Hlavní vefukovací perioda

10 mm

Main Injection 15 mm

Konec vefuku 20 mm

5 mm

0 mm

5 mm Zdroj: www.avl www.avl..com INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Příklady z měření v laboratoři KVM – motor Avia (uchycení kamery pomocí držáku)

Připojení k PC PCO kamera Připojení kamery k endoskopu

Držák kamery

Endoskop

Přívod chladícího vzduchu

Vložka INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Příklady z měření v laboratoři KVM – motor Avia (uchycení kamery pomocí stativu)

Připojení k PC PCO kamera

Endoskop

Připojení kamery k endoskopu Vložka Přívod chladícího vzduchu INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Příklady z měření v laboratoři KVM – motor Avia

Hlavní fáze hoření pro 1260 ot/min (záznam po 1° KH) INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Příklady z měření v laboratoři KVM – motor Avia

VARIABILITA PLAMENE PRO 7°KH ZA HU

VARIABILITA PLAMENE PRO 7° KH ZA HU


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Příklady z měření v laboratoři KVM – Škoda 1.4 MPI – pohled do sání Adaptér pro uchycení kamery a endoskopu

CCD kamera

stativ

Nechlazený endoskop

Optický kabel pro osvětlení


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Příklady z měření v laboratoři KVM – Škoda 1.4 MPI – pohled do sání


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Příklady z měření v laboratoři KVM – Škoda 1.4 MPI – pohled do sání

Rozdílový snímek – před a po vstřikování benzínu do sacího kanálu


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Příklady z měření v laboratoři KVM – Škoda 1.4 MPI – pohled do válce


Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru 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).





Pohled na čelní mřížku katalyzátoru bez pomocného osvětlení (střední otáčky motoru, 100% zatížení). INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru 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 INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


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) INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Krátká plastová vstřikovací tryska - plastové sací potrubí – volnoběh (vlevo), 3000rpm (vpravo)

video INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru Příklady z měření v laboratoři KVM – mapování úniku oleje ze spojů v sacím potrubí Ulpívání oleje ve spoji Prolétající odtržená kapička oleje

Směr proudění vzduchu Olej vytékající ze spoje Konstrukční úprava pro připojení endoskopu

Konstrukční úprava pro připojení endoskopu

Odvzdušnění skříně motoru


Konstrukční úprava mezichladiče pro připojení endoskopu a osvětlení

Vizualizace dějů uvnitř spalovacího motoru

Recommend Documents