PNT_15

7/24/2019 PNT_15

1/254

1

PostPyNaukiitechNiki Nr11, 2011

Advances in Science and Technology

15/2012

7/24/2019 PNT_15

2/254

2

PostPyNaukiitechNiki Nr11, 2011

Zesp Redakcyjny /Editorial Commitee:

Gabriel Borowski redaktor naczelny /Editor-in-ChiefMonika Wrona sekretarz redakcji / SecretaryIzolda Gorgol redaktor statystczny / Statistical Editor

Sylwia Pociupany redaktor jzyka polskiego / Polish Language EditorAgnieszka Monies-Mizera redaktor jzyka angielskiego / English Language Editor

Redaktorzy tematyczni / Topic Editors:

Klaudiusz Lenik, Dorota Wjcicka-Migasiuk, Franciszek Dziubiski,Renata Lis, Marcin Barszcz, Sylwester Korga

Czasopismo recenzowane kwartalnik /Reviewed Journal Quarterly

Rada Programowa /Programing Board: Prof. dr hab. in. Klaudiusz Lenik Politechnika Lubelska Prof. dr hab. in. Franciszek Kluza Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Prof. dr hab. in. Mirosaw W. Kindraczuk National Aviation University, Kiev Prof. dr hab. in. Mykhaylo Pashechko Politechnika Lubelska Prof. dr hab. in. Tadeusz Peczyski Politechnika Lubelska Prof. dr hab. in. Jan Senatorski Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie Dr hab. in. Marek Jakubowski, prof. PL Politechnika Lubelska Dr hab. in. Franciszek Lis, prof. PL Politechnika Lubelska Dr hab. in. Wojciech Ozgowicz, prof. Pl Politechnika lska w Gliwicach Dr hab. in. Dorota Wjcicka-Migasiuk, prof. PL Politechnika Lubelska Dr in. Pawe Chojnacki Prezes Zarzdu Oddziau SIMP w Lublinie

Adres Redakcji /Editorial Ofce:

Politechnika LubelskaKatedra Podstaw Techniki20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 38tel. (81) 538 44 89, fax (81) 525 93 85

e-mail: [email protected], http://www.pnt.pollub.pl

Copyright by Politechnika Lubelska /Lublin University of Technology.

ISSN 2080-4075

Wydanie drukowane jest wersj pierwotn

Wydawca /Publisher:

Oddzia SIMP w Lublinie20-079 Lublin, ul. Chmielna 2a

7/24/2019 PNT_15

3/254

SPIS TRECI

Andrzej Ambrozik, Tomasz Ambrozik, Dariusz Kurczyski, Piotr agowski, AndrzejSuchecki

CHARAKTERYSTYKI OBCIENIOWE TURBODOADOWANEGOSILNIKA 1.3 MULTIJET ................................................................................................... 7

Sebastian BrolBADANIE WPYWU PRZECHYU WZDUNEGO NA PRZYSPIESZENIESAMOCHODU OSOBOWEGO MIERZONE METOD BEZPOREDNI ................. 21

Zdzisaw ChopekBADANIA SYMULACYJNE EMISJI ZANIECZYSZCZE Z SILNIKAZASILANEGO GAZEM ZIEMNYM ............................................................................... 32

Pawe Fu, Jerzy Merkisz, Andrzej ZikowskiWPYW MASY ADUNKU NA EMISJ CO2, NO

XI NA ZUYCIE PALIWA

POJAZDU CIAROWEGO O MASIE CAKOWITEJ POWYEJ 12 000 KG .......... 41

Marek Idzior, Wojciech Karpiuk, Tomasz BorowczykANALIZA WPYWU TEMPERATURY BIOPALIW NA MAKRO-I MIKROSTRUKTUR ROZPYLANYCH STRUG ........................................................ 54

Tomasz Kniaziewicz, Leszek PiasecznyMODEL SYMULACYJNY EMISJI NO

XPODCZAS RUCHU PROMU

PASAERSKO-SAMOCHODOWEGO ........................................................................... 65

Stanisaw Kruczyski, Wojciech Kamela, Kamil DuniecBADANIA SYMULACYJNE I EKSPERYMENTALNE UTLENIAJCEGOREAKTORA KATALITYCZNEGO SYSTEMU FILTRA CZSTEK STAYCHW PROGRAMIE AVL BOOST ......................................................................................... 76

Rafa Longwic, Wincenty Lotko, Krzysztof GrskiWYBRANE PARAMETRY PROCESU SPALANIA MIESZANIN OLEJUNAPDOWE-GO Z ETEREM ETYLO-TERT-BUTYLOWYM W SILNIKUO ZAPONIE SAMOCZYNNYM .................................................................................... 84

Arkadiusz Maek, Konrad Pietrykowski, Rafa SochaczewskiBADANIA MODELOWE GENERATORA PARY WODNEJW PROGRAMIE AVL FIRE .............................................................................................. 93

Jerzy Merkisz, Jacek Pielecha, Mateusz NowakEMISJA ZANIECZYSZCZE Z POJAZDW W RZECZYWISTYCH WARUNKACHRUCHU NA PRZYKADZIE AGLOMERACJI POZNASKIEJ .................................. 103

Pawe Paliszewski, Ireneusz SzczygieMODELOWANIE NUMERYCZNE PROCESU NAPENIANIA CYLINDRASILNIKA ZI ....................................................................................................................... 116

Konrad Pietrykowski, Mirosaw Wendeker, ukasz GrabowskiMODELOWANIE 3D PROCESU NAPENIANIA W SILNIKU O ZI .......................... 123

7/24/2019 PNT_15

4/254

Bogdan Pojawa, Sylwester TrzebiskiSYMULACJA EFEKTYWNOCI WYKORZYSTANIA POMPY CIEPAW OKRTOWYCH INSTALACJACH KLIMATYZACYJNYCH ................................. 134

Piotr Tarkowski, Ewa Siemionek

BADANIA PARAMETRW RUCHU WYBRANYCH WZKW WIDOWYCH .... 145Piotr BernatTENDENCJE I KIERUNKI INFROMATYCZNEGO WSPOMAGANIAFUNKCJONOWANIA PRZEDSIBIORSTW PRODUKCYJNYCHCZ. 2. ZARZDZANIE PRODUKCJ ........................................................................... 153

Jacek DomiczukSPOSOBY POZYCJONOWANIA I DETEKCJI OBIEKTW W UKADACHCHWYTOWYCH MANIPULATORW ......................................................................... 161

Konrad GaudaBADANIA KOROZYJNE ORGANICZNYCH POWOK AKRYLOWYCHW KOMORZE SOLNEJ ................................................................................................... 170

Dominika Guzek, Krzysztof Gbski, Dominika Gbska, Grzegorz Pogorzelski,

Jerzy Barszczewski, Agnieszka WierzbickaZASTOSOWANIE TECHNIKI MIKROSKOPOWEJ DO OCENY STRUKTURYMISA WOOWEGO PRZEZ POMIAR DUGOCI SARKOMERW ..................... 180

Barbara Halusiak,Jarosaw Boryca

BADANIA PRZYCZEPNOCI ZGORZELINY DO PODOA STALOWEGODLA RNYCH SZYBKOCI PODGRZEWANIA ....................................................... 186

Krzysztof IwankiewiczSPOSOBY ZAPOBIEGANIA ZAMARZANIU AUTOMATW ODDECHOWYCH PRZEGLD PROBLEMW ........................................................................................ 195

JerzyJzwik,ArkadiuszTol, M. Banaszek, Kuric IvanWYBRANE ASPEKTY OBRBKI SKRAWANIEM POLIMEROWYCH KOMPO-ZYTW WKNISTYCH I OCENY CHROPOWATOCI POWIERZCHNI .............. 205

Jn Kr, Emil Spik, Jn Kr jr., Jerzy JzwikNARZDZIA SZLIFIERSKIE I TARCZE SZLIFIERSKIE DO SZLIFIEREK

KSZTATUJCYCH CNC .............................................................................................. 221Jzef Kuczmaszewski, Ireneusz ZagrskiBADANIA SI SKRAWANIA I ICH AMPLITUD PODCZAS FREZOWANIASTOPW MAGNEZU ..................................................................................................... 228

Edmund Lorencowicz, Sawomir KociraOCENA WYKORZYSTANIA INTERNETU PRZEZ STUDENTW STUDIWINYNIERSKICH ............................................................................................................ 238

Miron Czerniec, Jerzy Kiebiski, Jurij CzerniecMETODA NA OSZACOWANIE WPYWU ZUYCIA NA WYTRZYMAOSTYKOW ORAZ TRWAO PRZEKADNI LIMAKOWEJ ZE LIMAKIEMARCHIMEDESA .............................................................................................................. 246

7/24/2019 PNT_15

5/254

CONTENTS

Andrzej Ambrozik, Tomasz Ambrozik, Dariusz Kurczyski, Piotr agowski,Andrzej SucheckiLOAD CHARACTERISTICS OF TURBOCHARGED 1.3 MULTIJET ENGINE .......... 7

Sebastian BrolINVESTYGATION OF INFLUENCE OF PITCH ANGLE ON ACCELERATIONOF PASSENGER CAR MEASURED USING DERACT METHOD .............................. 21

Zdzisaw ChopekSIMULATION RESEARCH OF EMISSIONS FROM ENGINE POWERED BYNATURAL GAS ................................................................................................................ 32

Pawe Fu, Jerzy Merkisz, Andrzej ZikowskiIMPACT OF MASSES LOAD FOR CO

2, NO

XEMISSION

AND FUEL CONSUMPTION

HEAVY DUTY VEHICLES A TOTAL MASS EXCEEDING ABOUT 12 000 KG ........ 41

Marek Idzior, Wojciech Karpiuk, Tomasz BorowczykANALYSIS OF BIOFUEL TEMPERATURE INFLUENCE ON MACRO- ANDMICROSTRUKTURE OF SPRAYING STREAMS ......................................................... 54

Tomasz Kniaziewicz, Leszek PiasecznySIMULATION MODEL OF NO

XEMISSIONS DURING NAVIGATING

OF PASSENGER AND CAR FERRY ............................................................................... 65

Stanisaw Kruczyski1, Wojciech Kamela2, Kamil Duniec2AVL BOOST SIMULATION AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OFOXIDIZING CATALYTIC REACTOR FROM DIESEL PARTICLE FILTER SYSTEM 76

Rafa Longwic, Wincenty Lotko, Krzysztof GrskiTHE SELECTED PARAMETERS OF THE COMBUSTION PROCESS OF DIESELFUEL AND ETHYL-TERT-BUTYL ETHER MIXTURES IN DIESEL ENGINE .......... 84

Arkadiusz Maek, Konrad Pietrykowski, Rafa SochaczewskiSTEAM GENERATOR MODELING IN AVL FIRE SOFTWARE .................................. 93

Jerzy Merkisz, Jacek Pielecha, Mateusz NowakEXHAUST EMISSIONS FROM VEHICLES IN REAL TRAFFIC CONDITIONSON THE EXAMPLE OF POZNAN AGGLOMERATION .............................................. 103

Pawe Paliszewski, Ireneusz SzczygieFLOW SIMULATIONS INSIDE THE IC ENGINE ......................................................... 116

Konrad Pietrykowski, Mirosaw Wendeker, ukasz Grabowski3D MODELING OF THE SI ENGINE INTAKE PROCESS ........................................... 123

Bogdan Pojawa, Sylwester Trzebiski

SIMULATION OF EFFICIENCY OF UTILIZATION OF THE HEAT PUMPIN THE SHIP AIR-CONDITIONING SYSTEM .............................................................. 134

7/24/2019 PNT_15

6/254

Piotr Tarkowski, Ewa SiemionekTHE STUDY OF MOTION PARAMETERS OF SELECTED FORKLIFTS ................. 145

Piotr BernatTRENDS AND DIRECTIONS IN COMPUTER AIDED FUNCTIONING

OF PRODUCTION ENTERPRISES PART 2 PRODUCTION MANAGEMENT .......... 153Jacek DomiczukMETHODS OF POSITIONING AND OBJECT DETECTION IN THE MANIPU-LATORS GRIPPING SYSTEMS ..................................................................................... 161

Konrad GaudaTHE CORROSION TESTS OF ORGANIC ACRYLIC COATINGSIN THE SALT CHAMBER ............................................................................................... 170

Dominika Guzek, Krzysztof Gbski, Dominika Gbska, Grzegorz Pogorzelski,

Jerzy Barszczewski, Agnieszka WierzbickaAPPLICATION OF MICROSCOPIC TECHNIQUE TO ASSESS THE STRUCTUREOF BEEF BY MEASUREMENT OF THE LENGTH OF SARCOMERES .................... 180

Barbara Halusiak,Jarosaw Boryca

MEASUREMENTS OF SCALE ADHESION TO STEEL BASIS FOR DIFFERENTHEATING RATES ............................................................................................................ 186

Krzysztof IwankiewiczPREVENTION METHODS AGAINST FREEZING BREATHING REGULATORS PROBLEMS REVIEW .................................................................................................. 195

JerzyJzwik,ArkadiuszTol, M. Banaszek, Kuric IvanSELECTED ASPECTS OF FIBROUS POLYMER COMPOSITES CUTTINGAND SURFACE ROUGHNESS ASSESSMENT ............................................................ 205

Jn Kr, Emil Spik, Jn Kr jr., Jerzy JzwikGRINDING TOOLS AND GRINDING WHEELS FOR SHAPING CNC GRINDINGMACHINE ........................................................................................................................ 221

Jzef Kuczmaszewski, Ireneusz ZagrskiTHE STUDY OF CUTTING FORCES AND AMPLITUDES DURING THE MILLING

MAGNESIUM ALLOYS .................................................................................................. 228Edmund Lorencowicz, Sawomir KociraTHE ESTIMATION OF INTERNET USING BY STUDENTS OF ENGINEERINGCOURSES ......................................................................................................................... 238

Miron Czerniec, Jerzy Kiebiski, Jurij CzerniecTHE WEAR INFLUENCE ASSESSMENT METHOD ON CONTACT STRENGTHAND DURABILITY OF WORM GEAR WITH ARCHIMEDEAN WORM .................. 246

7/24/2019 PNT_15

7/254

PostpyNaukiiTechnikinr15, 2012

7

Andrzej Ambrozik1, Tomasz Ambrozik1, Dariusz Kurczyski2

Piotr agowski3

, Andrzej Suchecki4

CHARAKTERYSTYKI OBCIENIOWE TURBODOADOWANEGOSILNIKA 1.3 MULTIJET

Streszczenie. W artykule przedstawiono wyniki hamownianych bada silnika o zaponie samo-czynnym 1.3 Multijet z wieloetapowym wtryskiem paliwa produkowanego w Polsce przez Firm

Fiat-GM Powertrain Polska. Badania przeprowadzono na stanowisku hamownianym zbudowa-nym w Laboratorium Silnikw Cieplnych Politechniki witokrzyskiej. Zakres bada obejmo-wa wyznaczenie wskanikw ekonomiczno-energetycznych silnika oraz jego wskanikw eko-logicznych takich jak stenia NO

x, CO i CO

2oraz stopie zadymienia spalin. Podczas bada

silnik pracowa wedug charakterystyk obcieniowych przy prdkociach obrotowych wau kor-bowego: n = 1200, 1750, 2400, 3800, 4000 i 4200 obr/min. Prdkoci te wybrano ze wzgldu narealizacj w badanym silniku wieloetapowego wtrysku paliwa oraz ze wzgldu na moliwocirozwijania przez silnik maksymalnego momentu obrotowego M

o= 200 Nm, przy prdkoci ob-

rotowej wau korbowego n = 1750 obr/min oraz maksymalnej mocy Ne= 66 kW osiganej przy

n = 4000 obr/min.

Sowa kluczowe:tokowy silnik spalinowy, wskaniki pracy silnika, charakterystyki silnika, ba-dania hamowniane.

WPROWADZENIE

Konstrukcja i technologia wytwarzania tokowych silnikw spalinowych jestrozwijana ju okoo 150 lat. Pomimo tak dugiego rozwoju silniki te stanowi kon-strukcj w ktrej nadal mona wprowadza innowacje pozwalajce na ich dosko-

nalenie. Biorc pod uwag bardzo szerokie zastosowanie tego typu silnikw, ichwpyw na rozwj gospodarczej i bytowej dziaalnoci czowieka oraz wpyw na wa-runki jego ycia oraz funkcjonowanie globalnego ekosystemu Ziemi stanowi kon-strukcj, ktr czowiek jest nadal bardzo mocno zainteresowany. W pocztkowymetapie rozwoju silnikw czynnikiem stymulujcym ich rozwj bya niedoskonaoich konstrukcji, denie do zwikszenia ich trwaoci, niezawodnoci i moliwoci

1 Politechnika witokrzyska, Wydzia Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Mechaniki, e-mail: [email protected].

2

j.w., e-mail: [email protected] j.w., e-mail: [email protected] Instytut Bada i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o.

7/24/2019 PNT_15

8/254


8

ich zastosowania midzy innymi do napdu pojazdw samochodowych. Nie zwraca-no wwczas uwagi na skad spalin oraz zuycie paliwa. Wzrost iloci eksploatowa-nych silnikw oraz coraz wiksze zapotrzebowanie na paliwa do ich zasilania wy-musiy wprowadzanie zmian w konstrukcji silnika, ktrych celem byo zmniejszenie

zuycia paliwa. Skad spalin nie mia decydujcego znaczenia dla zastosowa tychsilnikw. Koniec dwudziestego wieku oraz czasy wspczesne nazywane s epokekologiczn. W epoce tej czowiek prbuje zmieni swj stosunek do przyrody, adziki temu zapewni rozwj wspczesnych i przyszych pokole. Priorytetem dlarozwoju tokowych silnikw spalinowych stao si stopniowe i zdecydowane ogra-niczanie ich wpywu na rodowisko naturalne. Obecnie silniki spalinowe podlegaj

bardzo intensywnemu rozwojowi wynikajcemu z koniecznoci spenienia kolej-nych coraz ostrzejszych midzynarodowych norm emisji spalin. Pierwsze znaczceograniczenia emisji spalin w Europie wprowadzono na pocztku lat dziewidzie-

sitych. Bya to norma EURO 1 obowizujca od 1992 roku. Obecnie obowizu-j wymagania normy EURO 5. Tymczasem przemys motoryzacyjny intensywnieprzygotowuje si do spenienia wymaga normy EURO 6 ktra bdzie obowizy-wa od 2014 roku. Wie si to z koniecznoci doskonalenia konstrukcji silnika,stosowaniem w jego eksploatacji doskonalszych lub nowych pynw eksploatacyj-nych, stosowaniem zawansowanych technologii oczyszczania spalin, sterowania inadzorowania przebiegami procesw zachodzcych w cylindrze oraz ograniczaniezuycia paliwa przez silnik.

KIERUNKI ROZWOJU SILNIKW ZS

Wspczesny tokowy silnik spalinowy aby mg by eksploatowany, musispenia okrelone wymagania normatywne. Warunkiem koniecznym dajcym mo-liwo eksploatacji silnikw jest ich maa uciliwo dla naturalnego rodowiskaczowieka. Przy projektowaniu wspczesnych tokowych silnikw spalinowych na-ley uwzgldnia takie czynniki jak: mae zuycie paliwa, nisk toksyczno spalin,ma haaliwo pracy, elastyczno silnika i wiele innych. Denie do speniania

kolejnych wymaga zwizanych z ograniczaniem emisji szkodliwych skadnikwspalin skutkuje takimi kierunkami rozwoju tokowych silnikw spalinowych o za-

ponie samoczynnym jak [5, 6, 9, 11]: powszechne stosowanie wtrysku bezporedniego, stosowanie nowoczesnych ukadw zasilania o duych cinieniach wtrysku i

elektronicznym sterowaniu jego przebiegiem, stosowanie wielozaworowych ukadw rozrzdu z zmiennymi fazami rozrzdu i

sterowaniem wzniosem zaworw, rozwj systemw doadowania, stosowanie turbosprarek, turbosprarek

wspomaganych elektrycznie, sprarek napdzanych silnikiem elektrycznym,

7/24/2019 PNT_15

9/254


9

ukadw doadowujcych z chodzeniem powietrza doadowujcego, doadowa-nia impulsowego spronym powietrzem ze zbiornika cinieniowego w czasie

przyspieszania samochodu, itp., stosowanie elektronicznie sterowanych ukadw recyrkulacji spalin z ich cho-

dzeniem, elektroniczna regulacja parametrw procesu wtrysku, zastosowanie wieloetapowego wtrysku paliwa, oddziaywanie na zawirowanie i turbulencj czynnika roboczego, rozwj koncepcji silnika ze zmiennym stopniem sprania, rozwj technologii ltrw czstek staych, stosowanie katalitycznych reaktorw

utleniajcych, reaktorw absorpcyjnych NOx, rozwj zastosowania reaktorw

katalitycznych SCR, rozwj diagnostyki pokadowej, stosowanie ukadw chodzenia o wyszej temperaturze czynnika chodzcego i

szybszym nagrzewaniu silnika po rozruchu, ksztatowanie przebiegu wywizywania ciepa podczas procesu spalania poprzez

regulacje cinienia wtrysku oraz modulowanie przebiegu wtrysku paliwa w cza-sie,

downsizingczyli zmniejszenie wymiarw gwnych silnika i downspeedingczylizmniejszenie prdkoci obrotowych silnika,

rozwj technologii produkcji reformuowanych olejw napdowych ktrychskad jest komponowany pod ktem minimalizacji emisji toksycznych skadni-kw spalin.

Jednym z kierunkw rozwoju tokowych silnikw spalinowych przeznaczo-nych do napdu pojazdw samochodowych jest downsizing [7]. Polega on na d-eniu do zmniejszania gwnych wymiarw silnika, a w efekcie pojemnoci sko-kowej silnika przy zachowaniu podstawowych wskanikw jego pracy. Realizacja

przedstawionego zabiegu jest moliwa na drodze zwikszenia wartoci wskanikwjednostkowych odniesionych np. do jednostki objtoci skokowej silnika. Efektemjest zmniejszenie zuycia paliwa i emisji szkodliwych skadnikw spalin. Downsi-

zing moe by dynamiczny lub statyczny. Pierwszy polega na wyczaniu z pracyposzczeglnych cylindrw i moe by stosowany w silnikach wielocylindrowych.Drugi, stosowany czciej, polega na zmniejszeniu wymiarw gwnych silnika lubzmniejszeniu liczby cylindrw. Poza zmniejszeniem wymiarw stosuje si wyso-kocinieniowe ukady doadowania, dobiera si materiay konstrukcyjne mogce

przenie wiksze obcienia mechaniczne i cieplne [5]. Wynikiem tych zabiegwjest zmniejszenie zuycia paliwa wynikajce z przeniesienia eksploatacji silnika zzakresu maych i rednich obcie w zakres duych obcie, czego efektem jestwzrost sprawnoci oglnej silnika. Zmniejszajc objto skokow silnika zmniej-sza si jego straty cieplne, straty tarcia oraz wymiary i mas silnika. Innym nowymkierunkiem rozwoju tokowych silnikw spalinowych jest downspeeding [4]. Polega

7/24/2019 PNT_15

10/254


10

on na obnieniu prdkoci obrotowej silnika przez modyfikacj cakowitego prze-oenia skrzyni biegw. Poprzez odpowiedni dobr przeoenia przekadni gwnejukadu napdowego mona osign podobn popraw zuycia paliwa do takiego

jak w przypadku obnienia objtoci skokowej silnika. Koncepcje downsizingu i

downspeedingu zazwyczaj stosowane s rwnoczenie.

OBIEKT BADA

Obiektem bada by silnik Fiat 1.3 Multijet produkowany przez firm FIAT--GM POWERTRAIN Polska w Bielsku Biaej, speniajcy norm emisji spalin EuroIV. Silnik ten rozwija maksymaln moc 66 kW przy prdkoci obrotowej 4000 obr/min i maksymalny moment obrotowy 200 Nm przy prdkoci obrotowej 1750 obr/

min. Silnik ten prezentuje tendencj rozwoju samochodowych silnikw spalino-wych okrelan w literaturze jako downsizing. Kadub silnika jest odlany z eli-wa, posiada pyt non wykonan z stopu aluminium i wtopione panewki oyskgwnych wykonane z eliwa. Rozwizanie takie, przy ograniczonych wymiarach

pozwala uzyska wymagan sztywno, korzystn charakterystyk haaliwoci,drga i wytrzymaoci przy jednoczesnym zachowaniu prostoty procesu produkcyj-nego [8]. W ukadzie rozrzdu zastosowano dwa waki rozrzdu, z ktrych jedennapdzany jest od wau korbowego jednorzdowym acuchem, natomiast drugi na-

pdzany jest od pierwszego waka przekadni z paskiem zbatym, umieszczon na

drugim kocu wakw. Silnik wyposaono w cztery zawory na cylinder, dwa zaworydolotowe i dwa wylotowe odchylone od pionu o 3, co pozwolio na umieszczeniemidzy nimi wtryskiwacza. Zawory napdzane s dwoma wakami rozrzdu usytu-owanymi w gowicy. Jeden waek napdza bezporednio pomp wysokocinieniowukadu zasilania a drugi pomp podcinieniow. Zastosowanie czterech zaworwna cylinder podyktowane zostao zapewnieniem poprawnego przebiegu procesuspalania, oraz zwikszeniem wspczynnika napeniania cylindra przy duej prd-koci obrotowej silnika, tak by utrzyma wysoki poziom mocy silnika do prdko-ci obrotowej 5000 obr/min. Silnik wyposaono w ukad zasilania typu Common

Rail. Elementy tego ukadu pochodz z firmy Bosch, natomiast system sterowaniajest firmy Magneti Marelli. Wtryskiwacze elektromagnetyczne firmy Bosch pracujprzy cinieniu 160 MPa. Umoliwiaj one podzia dawki paliwa przypadajcej najeden cykl, w zalenoci od warunkw pracy silnika, maksymalnie na trzy czci.W celu spenienia normy emisji spalin Euro 4 dla silnika pracujcego przy du-ych obcieniach zastosowano now funkcj kontroli wspczynnika nadmiaru

powietrza, ktrego warto wyznacza si w oparciu o wskazania czujnika ste-nia tlenu. W ukadzie wydechowym badanego silnika zastosowano zintegrowanyz kolektorem wydechowym katalizator utleniajcy. W celu poprawy osigw, wukadzie dolotowym powietrza umieszczono ma turbosprark o zmiennej geo-

7/24/2019 PNT_15

11/254


11

metrii opatek kierownicy oraz chodnic powietrza doprowadzanego do cylindrw.W celu ograniczenia emisji tlenkw azotu silnik wyposaono w system recyrkula-cji spalin z ich chodzeniem. Elektroniczny system sterujcy prac silnika 1.3Multijet realizuje sterowanie: wartoci dawki paliwa i jej podziaem, ktem

wyprzedzenia wtrysku paliwa, cinieniem paliwa w szynie paliwowej, ilocirecyrkulowanych spalin, prdkoci obrotow silnika przy jego pracy na biegu

jaowym, maksymaln prdkoci obrotow wau korbowego silnika oraz pracwiec arowych [10]. W elektronicznym sterowniku ECU silnika 1.3 Multijet za-stosowano specjalne funkcje sterowania zwikszajce dokadno dawkowania pali-wa z uwzgldnieniem zuycia wtryskiwacza, co pozwala na zmniejszenie nierwno-miernoci dawkowania paliwa pomidzy wtryskiwaczami [8]. W ECU zastosowanospecjalny algorytm umoliwiajcy zwikszenie rwnomiernoci dawki pilotujcej.Sonda lambda umieszczona za turbosprark w ukadzie wydechowym pozwala na

wyznaczanie rzeczywistego stosunku paliwa do powietrza. W tabeli 1 przedstawio-no podstawowe dane techniczne badanego silnika.

Tabela 1.Podstawowe dane techniczne silnika Fiat 1.3 Multijet

Parametr Jednostka Warto

Ukad cylindrw - rzdowy

Liczba cylindrw, c - 4

Rodzaj wtrysku - bezporedni,

wieloetapowy

Kolejno pracy cylindrw - 1 3 4 - 2

Stopie sprania, e - 17,6

rednica cylindra, D mm 69,6

Skok toka, S mm 82

Pojemno skokowa silnika, Vss

cm3 1251

Moc maksymalna silnika, Ne kW 66

Prdko obrotowa silnika dla jego mocy maksymalnej, nN

obr/min 4000

Maksymalny moment obrotowy silnika, Me

Nm 200

Prdko obrotowa silnika dla jego maksymalnego momentuobrotowego, nM

obr/min 1750

Prdko obrotowa biegu jaowego, nbj obr/min 85020

STANOWISKO BADAWCZE

Badania eksperymentalne przeprowadzono na stanowisku hamownianym zbu-

dowanym w Laboratorium Silnikw Cieplnych Politechniki witokrzyskiej. Stano-wisko to skada si z nastpujcych wzw konstrukcyjnych [1, 2, 3]:

7/24/2019 PNT_15

12/254


12

silnika o zaponie samoczynnym Fiat 1.3 Multijet, hamulca elektrowirowego typu EMX 100/10 000 rmy Elektromex Centrum, szafy sterujcej prac silnika i hamulca z ukadem sterowania rmy Automex, systemu pomiarowego cinienia czynnika roboczego w cylindrze za pomoc

czujnika GH13G12 rmy AVL, dawkomierza paliwa typu 730 Dynamic Fuel Consumption rmy AVL, termicznego masowego przepywomierza powietrza SENSYFOLW iG rmy

ABB,

komputera PC umoliwiajcego sterowanie prac stanowiska hamownianego zapomoc oprogramowania PARM wersja 1.7 rmy Automex oraz diagnostyk sil-nika przy wykorzystaniu moduu KTS 540 i oprogramowania rmy Bosch.

Szafa sterownicza stanowiska skada si z panelu mocy hamulca AMX 202,

moduu AMX 211 sterujcego zespoem silnik-hamulec, moduu pomiarowegoAMX212 PMO umoliwiajcego pomiar najwaniejszych zmiennych opisujcychstan silnika (prdko obrotow wau i moment na wale czcym silnik z hamulcem)oraz panel pomiaru temperatur i cinie. Ponadto w szafie sterowniczej umieszczo-ny jest panel do sterowania dawkomierzem paliwa 730 Dynamic Fuel ConsumptionAVL oraz panel z regulatorami temperatury LUMEL RE43. Stanowisko wyposao-ne jest w przepywomierz powietrza SENSYFOLW iG firmy ABB zapewniajcy

pomiar wydatku przepywu powietrza z dokadnoci 0,1%. Ponadto stanowiskowyposaone jest w trzy wymienniki ciepa chodzone wod w obiegu zamknitym,

ktre umoliwiaj chodzenie: powietrza doadowujcego, czynnika chodzce-go oraz paliwa. Kady z wymiennikw ciepa na wlocie wody wyposaony jest welektrozawr sterowany z szafy sterowniczej za pomoc regulatorw temperaturyLUMEL RE43. Umoliwia to utrzymanie staej zadanej przez uytkownika tempe-ratury powietrza na wlocie do silnika, pynu w ukadzie chodzenia oraz temperatury

paliwa. Stanowisko wyposaone jest take w ukad do pomiaru temperatur ska-dajcy si z czujnikw termoelektrycznych i rezystancyjnych firmy Czah-Pomiaroraz przetwornikw temperatury AR592 firmy Apar. Ukad ten umoliwia pomiarytemperatury: przed i za wymiennikiem ciepa chodzcym powietrze doadowujce

oraz przed i za wymiennikiem chodzcym ciecz w ukadzie chodzenia, paliwa nawyjciu z listwy zasilajcej, spalin przed sprark i za katalizatorem oraz olejuw misce olejowej i gowicy silnika. Ponadto stanowisko wyposaone jest w sze

przetwornikw cinienia S-10 firmy WIKA, ktre umoliwiaj pomiary cienienia:powietrza doadowania, cieczy w ukadzie chodzenia, spalin przed sprark i zakatalizatorem oraz oleju w gowicy silnika i cinienia w skrzyni korbowej.

Do pomiaru stenia w spalinach tlenkw azotu NOx i tlenu O

2zastosowano

analizator EXSA-240-CL firmy Horiba. Wykorzystana w tym analizatorze metodadetekcji chemiluminescencji zapewnia bardzo wysok czuo oraz pozwala na mi-nimalizacj oddziaywania na wynik pomiaru innych substancji. Do pomiaru ste-nia w spalinach badanego silnika tlenku wgla, dwutlenku wgla i wglowodorw

7/24/2019 PNT_15

13/254


13

zastosowano wielogazowy analizator spalin typu Tecnotest 488 plus. Pomiar reali-zowany jest przy wykorzystaniu zjawiska pochaniania promieniowania podczerwo-nego w rodowisku gazowym. Analizator mierzy stenie tlenku wgla, dwutlenkuwgla i wglowodorw w gazach spalinowych na podstawie selektywnej absorpcji

promieniowania podczerwonego przez kady z wyej wymienionych skadnikw.Do pomiaru zadymienia spalin wykorzystano dymomierz MK-3 Hartridgea. Dymo-mierz ten dziaa na zasadzie porwnania przezroczystoci spalin z przezroczystociczystego powietrza.

WYBRANE WYNIKI BADA

Podczas bada eksperymentalnych silnik Fiat 1.3 Multijet zainstalowany na ha-

mowni silnikowej pracowa wedug charakterystyk obcieniowych dla wybranychprdkoci obrotowych wau korbowego silnika wynoszcych n = 1200, 1750, 2400,3800, 4000 i 4200 obr/min. W trakcie realizacji bada rejestrowano wartoci mocyuytecznej silnika N

e, momentu obrotowego uytecznego M

o, godzinowego zuycia

paliwa Gh, warto cinienia paliwa w zasobniku paliwa ukadu zasilania silnika p

w,

godzinowego zuycie powietrza Gpow

, cinienie doadowania pd. Dysponujc wymie-

nionymi zarejestrowanymi wartociami obliczono jednostkowe zuycie paliwa ge,

dawk paliwa przypadajc na jeden cykl pracy silnika, dawk powietrza przypada-jc na pojedynczy cykl pracy silnika. Wykorzystujc wyej wskazane analizatory

rejestrowano stenie w spalinach tlenku wgla CO, dwutlenku wgla CO2, tlenkwazotu NO

x, tlenu O

2i stopie zadymienia spalin. Wartoci wymienionych powyej

wskanikw pracy badanego silnika przedstawiono w tabelach od 2 do 7.

Tabela 2.Wybrane wskaniki pracy silnika Fiat 1.3 Multijet pracujcego wedug charak-terystyki obcieniowej dla prdkoci obrotowej n = 1200 obr/min i zasilaniu goolejem napdowym Ekodiesel

Lp. M

o

[Nm]N

e

[kW]G

h

[kg/h]g

e

[g/kWh]g

c

[mg/cykl]p

w

[MPa]G

pow

[kg/h]g

pow

[mg/cykl]p

d

[hPa]CO[%]

CO2

[%]O

2

[%]NO

x

[ppm]D

[%]

1 10 1,13 0,86 761,06 5,97 35,0 28 194,44 984 0,09 4,9 13,6 19 0

2 20 2,65 1,05 396,23 7,29 38,2 32 222,22 994 0,06 6,1 12,1 38 0

3 30 3,66 1,29 352,46 8,96 39,0 36 250,00 1008 0,04 7,0 10,7 59 0

4 40 5,05 1,61 318,81 11,18 39,4 39 270,83 1027 0,04 8,1 9,5 88 3

5 50 6,19 1,78 287,56 12,36 40,9 40 277,78 1049 0,03 9,0 7,9 133 9

6 60 7,70 2,15 279,22 14,93 45,4 44 305,56 1079 0,02 10,0 6,6 234 11

7 70 8,84 2,37 268,10 16,46 49,2 49 340,28 1116 0,0 10,5 6,0 376 9

8 80 9,98 2,63 263,53 18,26 48,6 53 368,06 1162 0,07 10,4 5,5 522 7

9 88 11,00 3,00 272,73 20,83 57,1 57 395,83 1182 0,08 10,7 5,0 730 5

7/24/2019 PNT_15

14/254


14

Tabela 3. Wybrane wskaniki pracy silnika Fiat 1.3 Multijet pracujcego wedug charak-terystyki obcieniowej dla prdkoci obrotowej n = 1750 obr/min i zasilaniu goolejem napdowym Ekodiesel

Lp. M

o

[Nm]

Ne

[kW]

Gh

[kg/h]

ge

[g/kWh]

gc

[mg/cykl]

pw

[MPa]

Gpow

[kg/h]

gpow

[mg/cykl]

pd

[hPa]

CO

[%]

CO2

[%]

O2

[%]

NOx

[ppm]

D

[%]1 10 1,84 1,00 543,48 4,76 41,8 40 190,48 1011 0,20 5,0 13,3 40 0

2 21 3,86 1,40 362,69 6,67 46,0 42 200,00 1027 0,27 7,0 10,3 29 0

3 30 5,52 1,71 309,78 8,14 50,4 44 209,52 1054 0,17 8,0 8,9 28 0

4 41 7,55 2,08 275,50 9,90 56,0 51 242,86 1105 0,08 8,6 8,1 38 2,5

5 49 9,02 2,37 262,75 11,29 62,1 58 276,19 1155 0,04 8,9 7,8 69 5,0

6 59 10,87 2,68 246,55 12,76 67,3 62 295,24 1206 0,03 9,4 7,1 98 6,0

7 70 12,89 3,10 240,50 14,76 76,3 68 323,81 1276 0,02 10,0 6,3 124 6,0

8 80 14,74 3,49 236,77 16,62 82,1 72 342,86 1353 0,02 10,2 5,9 167 5,5

9 90 16,58 3,86 232,81 18,38 85,1 80 380,95 1440 0 10,3 5,8 216 5,0

10 99 18,24 4,26 233,55 20,29 86,3 89 423,81 1536 0 10,2 5,9 281 4,0

11 11020,26 4,68 231,00 22,29 89,1 96 457,14 1624 0 10,3 5,8 346 4,0

12 12022,11 5,08 229,76 24,19 88,1 104 495,24 1720 0 10,2 6,0 427 3,5

13 13124,15 5,45 225,67 25,95 89,7 119 566,67 1855 0 9,5 7,0 670 4,0

14 14025,81 5,76 223,17 27,43 88,9 118 561,90 1808 0 9,7 6,7 763 3,5

15 15027,63 6,04 218,60 28,76 88,9 125 595,24 1880 0 10,1 6,0 805 3,5

16 160 29,49 6,38 216,34 30,38 89,9 129 614,29 1923 0 10,5 5,5 835 4,0

17 17031,34 6,83 217,93 32,52 90,3 133 633,33 1988 0,02 10,8 5,0 847 4,0

18 18033,16 7,27 219,24 34,62 89,7 137 652,38 2065 0,02 11,1 4,6 875 4,5

19 190 35,00 7,67 219,14 36,52 90,3 142 676,19 2109 0,04 11,6 3,94 833 6,0

20 20237,22 8,21 220,58 39,10 90,1 142 676,19 2131 0,08 12,2 3,04 815 9,0


Lp. M

o

[Nm]N

e

[kW]G

h

[kg/h]g

e

[g/kWh]g

c

[mg/cykl]p

w

[MPa]G

pow

[kg/h]g

pow

[mg/cykl]p

d

[hPa]CO[%]

CO2

[%]O

2

[%]NO

x

[ppm]D

[%]

1 10 2,52 1,48 587,30 5,14 55,2 69 239,58 1132 0,09 4,1 14,8 60 1

2 20 5,05 1,87 370,30 6,49 61,1 69 239,58 1150 0,10 5,4 13,1 58 1

3 30 7,57 2,29 302,51 7,95 67,5 69 239,58 1172 0,09 6,5 11,2 57 1

4 41 10,36 2,79 269,31 9,69 79,9 75 260,42 1211 0,07 7 ,5 9,8 65 2

5 50 12,63 3,27 258,91 11,35 84,9 80 277,78 1261 0,05 8,2 8,8 75 3,5

6 60 15,16 3,73 246,04 12,95 90,9 86 298,61 1315 0,04 8,1 7,7 83 6,5

7 69 17,43 4,21 241,54 14,62 100,7 99 343,75 1392 0,02 9,4 7,4 127 78 80 20,21 4,78 236,52 16,60 103,9 101 350,69 1452 0,02 9,9 6,3 131 8

7/24/2019 PNT_15

15/254


15

9 90 22,74 5,25 230,87 18,23 105,1 110 381,94 1527 0,02 10,1 6,1 150 8

10 100 25,25 5,67 224,55 19,69 106,3 117 406,25 1614 0,02 10,1 6,1 180 8

11 110 27,78 6,14 221,02 21,32 107,7 129 447,92 1699 0 10,2 6,1 221 6

12 120 30,32 6,59 217,35 22,88 108,1 139 482,64 1784 0 10,1 6,2 269 6

13 130 32,83 7,12 216,87 24,72 108,5 146 506,94 1851 0 10,1 6,1 334 5

14 140 35,39 7,58 214,18 26,32 107,9 157 545,14 1912 0 10,2 6,2 407 4

15 150 37,88 8,02 211,72 27,85 108,5 168 583,33 2037 0 10,1 6,2 472 3,5

16 160 40,43 8,39 207,52 29,13 107,9 186 645,83 2099 0 9,4 7,1 798 3

17 169 42,70 8,89 208,20 30,87 107,7 189 656,25 2143 0 9,9 6,5 843 3

18 180 45,48 9,50 208,88 32,99 108,1 192 666,67 2174 0 10,4 5,8 872 3

19 190 48,01 10,10 210,37 35,07 108,5 194 673,61 2215 0,02 10,9 5,1 881 4

20 200 50,53 10,70 211,76 37,15 108,5 197 684,03 2255 0,03 11,4 4,3 846 8

21 204 51,61 10,93 211,78 37,95 107,7 198 687,50 2255 0,04 11,7 3,96 847 7,5


Lp. M

o

[Nm]N

e

[kW]G

h

[kg/h]g

e

[g/kWh]g

c

[mg/cykl]p

w

[MPa]G

pow

[kg/h]g

pow

[mg/cykl]p

d

[hPa]CO[%]

CO2

[%]O

2

[%]NO

x

[ppm]D

[%]

1 9 3,60 3,17 880,56 6,95 81,3 216 473,68 1617 0,02 2,7 16,8 170 1

2 20 8,00 3,72 465,00 8,16 85,5 218 478,07 1628 0,02 3,3 15,9 199 1

3 30 12,00 4,30 358,33 9,43 91,5 221 484,65 1642 0 3,8 15,2 228 1

4 40 16,00 4,89 305,63 10,72 99,3 225 493,42 1645 0 4,4 14,5 267 1,5

5 50 20,00 5,49 274,50 12,04 105,3 219 480,26 1611 0 5,0 13,4 314 2

6 60 24,01 6,17 256,98 13,53 109,9 222 486,84 1623 0 5,7 12,5 370 3

7 69 27,60 6,84 247,83 15,00 114,7 221 484,65 1622 0 6,4 11,5 425 4

8 80 32,01 7,68 239,93 16,84 122,1 237 519,74 1751 0 6,6 11,3 487 4

9 90 36,00 8,47 235,28 18,57 127,5 248 543,86 1889 0 6,8 10,9 574 310 100 40,02 9,30 232,38 20,39 135,1 262 574,56 1989 0 7,1 10,4 667 3

11 111 44,41 10,10 227,43 22,15 143,9 273 598,68 2057 0 7,6 9,7 765 2

12 120 48,01 10,90 227,04 23,90 144,1 273 598,68 2059 0 8,2 8,9 787 2,5

13 130 52,01 11,55 222,07 25,33 149,5 278 609,65 2085 0 8,8 8,0 862 2

14 141 56,41 12,72 225,49 27,89 149,4 282 618,42 2114 0 9,5 7,0 889 3

15 151 60,41 13,79 228,27 30,24 150,9 283 620,61 2136 0,02 10,2 6,0 905 5

16 160 64,01 14,83 231,68 32,52 150,7 286 627,19 2150 0,04 11,0 5,0 899 10

c.d. tabeli 4.

7/24/2019 PNT_15

16/254


16


Lp. M

o

[Nm]

Ne

[kW]

Gh

[kg/h]

ge

[g/kWh]

gc

[mg/cykl]

pw

[MPa]

Gpow

[kg/h]

gpow

[mg/cykl]

pd

[hPa]

CO

[%]

CO2

[%]

O2

[%]

NOx

[ppm]

D

[%]1 10 4,55 3,65 802,20 7,60 83,9 237 493,75 1708 0 2,4 16,8 246 1

2 20 8,28 4,11 496,38 8,56 87,7 243 506,25 1735 0 2,7 16,3 252 1

3 30 13,25 4,75 358,49 9,90 93,7 248 516,67 1772 0 3,0 15,7 360 1

4 40 16,56 5,34 322,46 11,13 98,7 255 531,25 1807 0 3,4 15,1 412 1,5

5 50 20,73 5,70 274,96 11,88 103,3 229 477,08 1601 0 4,1 13,8 493 3

6 60 25,26 6,44 254,95 13,42 109,3 235 489,58 1628 0 4,4 13,0 567 4

7 70 28,99 7,08 244,22 14,75 114,1 235 489,58 1629 0 5,0 12,4 629 4

8 80 33,11 7,89 238,30 16,44 122,1 246 512,50 1706 0 5,3 11,5 719 4

9 90 37,69 8,73 231,63 18,19 129,3 264 550,00 1862 0 5,4 11,3 844 3

10 100 41,79 9,52 227,81 19,83 137,5 276 575,00 1973 0 5,7 10,9 979 2

11 110 45,52 10,21 224,30 21,27 148,7 285 593,75 2031 0 6,2 10,3 1087 3

12 120 50,13 11,13 222,02 23,19 151,3 286 595,83 2046 0 6,7 9,4 1150 3

13 130 54,57 11,78 215,87 24,54 159,3 290 604,17 2083 0 7,1 8,6 1178 4

14 140 58,40 13,12 224,66 27,33 158,7 293 610,42 2104 0 7,7 7,3 1224 4,5

15 150 62,56 14,20 226,98 29,58 159,3 294 612,50 2127 0,02 8,1 6,5 1238 7

16 158 65,04 14,89 228,94 31,02 158,3 296 616,67 2124 0,03 8,6 5,6 1235 11


Lp. M

o

[Nm]N

e

[kW]G

h

[kg/h]g

e

[g/kWh]g

c

[mg/cykl]pw

[MPa]Gpow

[kg/h]gpow

[mg/cykl]pd

[hPa]CO[%]

CO2

[%]O

2

[%]NO

x

[ppm]D

[%]

1 10 4,42 3,44 778,28 6,83 82,1 205 406,75 1429 0,04 3,1 16,2 178 0

2 20 8,84 4,00 452,49 7,94 86,1 215 426,59 1497 0,03 3,7 15,5 208 0

3 30 13,26 4,83 364,25 9,58 92,1 225 446,43 1562 0,02 4,2 14,7 254 2

4 39 17,24 5,74 332,95 11,39 98,3 240 476,19 1679 0 4,6 13,9 285 2

5 50 22,11 6,54 295,79 12,98 105,9 258 511,90 1793 0 5,1 13,2 328 2,5

6 60 26,52 7,16 269,98 14,21 109,3 239 474,21 1624 0 6,0 11,9 376 4

7 70 30,95 8,09 261,39 16,05 116,1 240 476,19 1641 0 6,8 10,8 437 5

8 80 35,36 9,00 254,52 17,86 122,7 247 490,08 1693 0 7,4 9,9 489 6

9 90 39,79 9,84 247,30 19,52 130,5 265 525,79 1850 0 7,6 9,7 565 5

10 100 44,23 10,78 243,73 21,39 138,1 276 547,62 1968 0 7,8 9,3 683 5

11 110 48,65 11,59 238,23 23,00 150,1 289 573,41 2028 0 8,5 8,4 822 4

12 120 53,07 12,43 234,22 24,66 159,1 294 583,33 2069 0,02 9,2 7,1 937 5

13 131 57,94 14,08 243,01 27,94 156,9 297 589,29 2086 0,04 10,1 6,0 945 8

14 138 61,04 15,27 250,16 30,30 156,1 298 591,27 2102 0,06 10,7 5,1 923 14

7/24/2019 PNT_15

17/254


17

Na rysunkach od 1 do 3 przestawiono sporzdzone na podstawie wynikw badaeksperymentalnych charakterystyki obcieniowe badanego silnika Fiat 1.3 Multijetdla prdkoci obrotowych n = 1200, 1750, 2400, 3800, 4000 i 4200 obr/min. Na cha-rakterystykach tych, w funkcji zmiany obcienia silnika wyraonego uytecznym

momentem obrotowym Mo, pokazano przebiegi zmian godzinowego zuycia paliwaG

h, jednostkowego zuycia paliwa g

ei godzinowego zuycia powietrza G

pow.

Rys. 1.Charakterystyka obcieniowa silnika Fiat 1.3 Multijet sporzdzona dla prdkoci

obrotowej n = 1200 i 1750 obr/min, przy zasilaniu go olejem napdowym Ekodiesel

Rys. 2.Charakterystyka obcieniowa silnika Fiat 1.3 Multijet sporzdzona dla prdkociobrotowej n = 2400 i 3800 obr/min, przy zasilaniu go olejem napdowym Ekodiesel

7/24/2019 PNT_15

18/254


18

Rys. 3.Charakterystyka obcieniowa silnika Fiat 1.3 Multijet sporzdzona dla prdkociobrotowej n = 4000 i 4200 obr/min, przy zasilaniu go olejem napdowym Ekodiesel

PODSUMOWANIE

Silnik Fiat 1.3 Multijet, bdcy obiektem bada jest jednym z najnowoczeniej-szych silnikw o zaponie samoczynny, ktry stanowi modernizacj silnika o mocy51 kW i momencie obrotowym 180 Nm. Zwikszenie mocy do 66 kW i momentu

obrotowego do 200 Nm osignito drog doskonalenia systemu spalania, zwik-szenia cinienia wtrysku paliwa do 160 MPa oraz przez zastosowanie turbosprarkio zmiennej geometrii opatek kierownicy. Ponadto w wersji wyposaonej w filtr cz-stek staych zwikszono ilo etapw wtryskw przypadajcych na cykl pracy silnikaz trzech do maksymalnie piciu, co zwizane jest z regeneracj filtra czstek staych.

Otrzymane wyniki bada hamownianych silnika 1.3 Multijet potwierdzaj wy-sokie osigi badanego silnika przy niewielkiej emisji szkodliwych skadnikw spa-lin. Silnik charakteryzuje si dobr elastycznoci dziki wysokiemu momentowiobrotowemu, ktrego warto wiksz od M

o= 200 Nm uzyskano przy pracy silni-

ka wedug charakterystyk obcieniowych przy prdkociach obrotowych n = 1750obr/min i n = 2400 obr/min. Minimalne jednostkowe zuycie paliwa g

e= 207,52 g/

kWh silnik uzyska przy prdkoci obrotowej n = 2400 obr/min. Uzyskana wartomomentu obrotowego w tych warunkach pracy silnika to M

o= 160 Nm. Najwiksze

znaczenie ze wzgldu na ochron naturalnego rodowiska czowieka w przypad-ku silnikw o zaponie samoczynnym ma emisja tlenkw azotu i czstek staych.Dla przeprowadzonego zakresu bada najwiksze wartoci stenia tlenkw azotuuzyskano przy pracy silnika wedug charakterystyki obcieniowej przy prdkociobrotowej n = 4000 obr/min. Ponadto z wynikw pomiarw wida, e silnik cha-

rakteryzuje si minimaln emisj tlenku wgla. Wynika to z tego, e silnik pracujeze znacznym nadmiarem powietrza podczas procesu spalania, a paliwo wtryskiwane

7/24/2019 PNT_15

19/254


19

jest pod wysokim cinieniem do komory spalania umieszczonej w denku toka iatwo ulega wymieszaniu z powietrzem. Zastosowanie bezporedniego wtrysku pa-liwa, wysokocinieniowego ukadu zasilania Common Rail, turbosprarki z stero-wanym wydatkiem, ukadu recyrkulacji z chodzeniem recyrkulowanych spalin, ka-

talizatora z sond lambda w ukadzie wydechowym oraz zaawansowanego systemusterowania wymienionymi ukadami i podzespoami pozwolio na spenienie przezniego wysokich wymaga dotyczcych wskanikw ekonomiczno-energetycznychi ekologicznych.

LITERATURA

1. Ambrozik A., Ambrozik T., Kurczyski D., agowski P.: Examination of fast-changing

quantities in engine with common rail injection system. Journal of KONES Powertrainand transport, vol. 17, no.3, Warsaw 2010.2. Ambrozik A., Ambrozik T., Kurczyski D., agowski P.: External speed characteristics in

engine with multi-stage fuel injection. Journal of KONES Powertrain and transport, vol.17, no.1, Warsaw 2010.

3. Ambrozik A., Ambrozik T., Kurczyski D., agowski P.: Ocena parametrw pracywieloetapowo zasilanego silnika 1.3 Multijet. Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdw1(82)/2011.

4. Basshuysen R.: Ottomotor mit Direkteinspritzung, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag - GWVFachverlage GmbH Wiesbaden, 2007.

5. Brzeaski, M., liwiski, K., Downsizing nowy kierunek rozwoju silnikw samocho-dowych. Silniki Spalinowe, nr 2/2004 (119).

6. Golloch, R.: Downsizing bei Verbrennungsmotoren. Springer Verlag, 2005.7. Golloch, R.; Merker, G. P.: Downsizing bei Verbrennungsmotoren Grundlagen, Stand

der Technik und zuknftige Konzepte. In: MTZ 66 (2005), nr. 2.8. Imarisio, R., Giardina-Papa, P., Siracusa, M., The new 1.3 L 90 PS diesel engine. Silniki

Spalinowe, nr 3/2005 (122).9. Merkisz, J., Rozwj silnikw spalinowych w aspekcie ich ekologii. Zeszyty Naukowe

Instytutu Pojazdw 2(78)/2010.10. Pietras, D., witek, P., Dobr kalibracji sterowania silnika 1,3 Multijet w aspekcie jego

osigw i skadu spalin. Silniki Spalinowe, nr 2/2008 (133).11. Rokosch U.: Ukady oczyszczania spalin i pokadowe systemy diagnostyczne samocho-

dw OBD. Wydawnictwo Komunikacji i cznoci, Warszawa 2007.

LOAD CHARACTERISTICS OF TURBOCHARGED 1.3 MULTIJET ENGINE

Abstract

The paper presents the results of test bench investigations into compression ignition 1.3 Multijetengine with multistage fuel injection, which is manufactured in Poland by Fiat-GM Powertrain

Polska Company. The tests were conducted at the stand constructed at the Heat Engines Labora-tory of the Kielce University of Technology. The scope of investigations included determining

7/24/2019 PNT_15

20/254


20

economic and energetic parameters of the engine work, and also environmental parameters, suchas the concentration of nitrogen oxides NO

x, carbon monoxide CO and carbon dioxide CO

2in

exhaust gases and exhaust gas smokiness. During the tests, the engine operated under load condi-tions at the crankshaft rotational speed: n = 1200, 1750, 2400, 3800, 4000 and 4200 rpm. Suchvalues of speed were selected because of the multi-stage fuel injection and the engines being ableto reach the maximum torque M

o= 200 Nm at the crankshaft rotational speed n = 1750 rpm and

the maximum power output Ne= 66 kW, delivered at n = 4000 rpm.

Key words:piston internal combustion engine, engine characteristics, engine work parameters,test bench investigations.

7/24/2019 PNT_15

21/254


21

Sebastian Brol1

BADANIE WPYWU PRZECHYU WZDUNEGONA PRZYSPIESZENIE SAMOCHODU OSOBOWEGO

MIERZONE METOD BEZPOREDNI

Streszczenie. W tej pracy podjto temat wpywu kta pochylenia nadwozia samochodu na wartoprzyspieszenia mierzonego za pomoc czujnika przyspieszenia przymocowanego do nadwozia.Przyspieszenie mierzone jest w trakcie testu drogowego skadajcego si z dwch faz rozbiegu i

wybiegu. Dokonano symulacji komputerowej mierzonych wartoci przyspieszenia przez czujnikw kierunku poziomym i pionowym. Porwnano wyniki z zadanym przyspieszeniem samochodu.Opisano skadniki bdu wskaza czujnika przyspieszenia w tecie drogowym.

Sowa kluczowe: symulacja, kt pochylenia wzdunego nadwozia, przyspieszenie.

TEST DROGOWY

W Katedrze Pojazdw Drogowych i Rolniczych Politechniki Opolskiej trwajod lat badania zmierzajce do opracowania procedury pomiarowej i obliczeniowejsucej do wyznaczania wasnoci i charakterystyk siy i mocy napdowej odbie-ranej z k w trakcie testu drogowego [7]. Zaoono, e wyznaczanie przedmioto-wych wasnoci i charakterystyk odbywa si bdzie na podstawie przyspieszeniasamochodu zmierzonego metod bezporedni za pomoc czujnika przyspieszeniazamocowanego do nadwozia.

Badano zastosowanie dwufazowego testu drogowego. Jego przebieg przedsta-wiono na rysunku 1. W fazie rozbiegu samochd rozpdzany jest z najwikszymmoliwym do uzyskania przyspieszeniem. W fazie wybiegu samochd porusza si z

opnieniem okrelonym przez opory ruchu oraz bezwadnoci. Do oblicze zmianwartoci siy i mocy napdowej odbieranej z k wykorzystuje si przyspieszenie iopnienie zmierzone w obu fazach ruchu, gdy samochd zmienia prdko od v

min

do vmax

(rys. 1). Wartoci vmin

do vmax

ustala osoba wykonujca test drogowy. Zaoo-no, e prby drogowe odbywaj si na rwnej paskiej drodze o jak najmniejszychnierwnociach nawierzchni, a take w niezmiennych warunkach otocznia w trakcietrwania testu [8].

1 Katedra Pojazdw Drogowych i Rolniczych, Politechnika Opolska, ul. Mikoajczyka 5, 45-271 Opole,e-mail: [email protected].

7/24/2019 PNT_15

22/254


22

Druga faza, wybiegu, umoliwia kompensacj, w rozumieniu metrologicznym,oporw ruchuFop

, ktrej skadniki zale w pierwszym rzdzie od prdkoci, a ichcharakterystyki s przed testem nieznane, jak to pokazano na rysunku 2a.

a) b)

Rys. 2.Podstawowe opory ruchu w funkcji prdkoci samochodu: opr toczenia (F t), aero-dynamiczny (Fp) i ich suma (F

op) (a) orazprzebieg siy napdowej w funkcji prdkoci samo-

chodu wyznaczonej w wyniku realizacji dwufazowego testu drogowego na suchej oraz mokrejnawierzchni. Samochd badany: Renault Laguna, 1998r, Silnik ZI, 1.8 dcm3, bieg 2 (b)

Drug faz zastosowano w celu zmniejszenia niepewnoci pomiarowej siy na-pdowej i mocy odbieranej z k. Pozwala ona na obliczenie chwilowych wartoci,wyznaczenie charakterystyki w funkcji prdkoci a nastpnie na skompensowanie

podstawowych oporw ruchu wystpujcych podczas testw drogowych. W szcze-

glnoci dotyczy to trwaych zmian siy lub kierunku wiatru pomidzy testami lubnagych opadw atmosferycznych. Tego rodzaju zjawiska generalnie zwikszaj

Rys. 1.Profil prdkoci dla testu dwufazowego

7/24/2019 PNT_15

23/254


23

opory ruchu, a co za tym idzie i starty mocy w tecie, co przedstawiono na rysunku2b. Sia napdowa wyznaczona podczas testu na drodze suchej jest zbliona (rnica

jest nie wiksza ni 5%) do tej wyznaczonej na drodze po obfitym opadzie deszczu,mimo, e opory ruchu zarejestrowane dla tych testw rniy si od 20% do 25%.

Na rysunku 3 przedstawiono przebieg mocy odbieranej z k wyznaczonej tylko napodstawie fazy rozpdzania (krzywa A), straty mocy wyznaczone w fazie wybiegu(krzywa C), natomiast krzywa B przedstawia moc na koach w funkcji prdkocisamochodu, ktrej wartoci s wiksze od krzywej A o warto strat mocy dla tejsamej prdkoci linowej.

Rys. 3.Porwnanie krzywych mocy na koach uzyskanych w wyniku testu jednofazowego(A) i dwufazowego (B). Krzywa (C) przedstawia oszacowane straty mocy uzyskane w

dwufazowym tecie drogowym

PRZYCZYNY WAHA WZDUNYCH

Za ustalony mona uzna taki kt pochylenia wzdunego nadwozia (p), ktry

powstaje w czasie ruchu samochodu z ustalon prdkoci lub podczas faz ruchu zquasi-staym przyspieszeniem. Podczas jazdy ze sta prdkoci

pmoe by inny

dla rnych prdkoci dla tego samego samochodu. Genta i Morello [3] podaj, eprzyczyn tego jest jednoczesne dziaanie si napdowej i aerodynamicznej, zwasz-cza nonej, indukcyjnej i profilowej, a take oporw toczenia. Od proporcji wartoci

poszczeglnych si i oporw zaley wynikowy kt pochylenia wzdunego p.

Podczas przyspieszania lub opniania ruchu samochodu wystpuj dodatkowesiy pionowe w obszarach styku k przednich i tylnych z jezdni. S one wynikiemoddziaywania siy bezwadnoci przyoonej do rodka masy samochodu [9] i wy-

wouj zmian reakcji k przednich Rzpi tylnych Rzto warto F tak, jak to poka-zano na rysunku 4 dla samochodu podczas rozpdzania.

7/24/2019 PNT_15

24/254


24

Opisuje to zaleno (1)

L

hFF b=D (1)

gdzie: Fb sia bezwadnoci, L rozstaw osi, h wysoko rodka masy nad po-wierzchni jezdni.

Rys. 4.Uproszczony ukad wybranych si dziaajcy na samochd podczas rozpdzania.Oddziaywanie oporw aerodynamicznego i toczenia pominito. Oznaczenia na rysunku:

Fb sia bezwadnoci, R

zpi R

zt- reakcje na obcienie k przednich i tylnych, F reakc-

ja wywoana dziaaniem siy bezwadnoci Fb.

Zmiana obcienia z kolei powoduje zmian ugicia zawiesze, a w konse-

kwencji i kta pochylenia wzdunego p. W zalenoci od tego, ktra o samochodu(przednia lub tylna) jest napdzana wpyw przyoenia siy napdowej na zmian

p

moe by rny. Przy czym naley zwrci uwag na konstrukcj zawieszenia, gdymoe ona w sposb istotny wpywa na charakter, a nawet i warto przyrostu kta

pochylenia nadwozia.

Rys. 5.Siy pionowe dziaajce na zawieszenie i koo napdzane

W odniesieniu do samochodw tylnonapdowych z zawieszeniem niezalenymoglna zaleno moe przyj posta (2).

7/24/2019 PNT_15

25/254


25

(2)

gdzie: a przyspieszenie pojazdu, m masa pojazdu, L rozstaw osi, h wysokorodka masy,Ka, Kb sztywnoci odpowiednio zawieszenia przedniego i tyl-nego, r

d promie dynamiczny k (uwzgldnia si generalnie dla zawiesze

niezalenych, dla osi sztywnej przyjmuje si rd=0), d

p, d

t odlego rodka

przechyu wzdunego od osi koa w kierunku wzdunym odpowiednio dlazawieszenia przedniego i tylnego, e

p, e

t odlego rodka przechyu wzdu-

nego od osi koa w kierunku pionowym odpowiednio dla zawieszenia przed-niego i tylnego, parametr adaptujcy rwnanie dla napdu osi przedniejwtedy =1 lub tylnej =0.

Podsumowujc mona stwierdzi, e pochylenie nadwozia zaley od wartociwypadkowych si pionowych i poziomych dziaajcych na przednie i tylne zawie-szenia i zmieniajcych si wraz z prdkoci pojazdu [2, 3, 4]. Rozkad obcieniak przednich i tylnych jest rny podczas rozbiegu i wybiegu.

Omwione w tym podrozdziale zjawiska skutkujce zmianami pw czasie testu

maj istotny wpyw na proces pomiarowy przyspieszenia. W czasie rozbiegu nastpizmiana

pzalena gwnie od zmian przyspieszenia (przyoonej siy napdowej)

w czasie rozpdzania, co z kolei zaley m. in. od charakterystyki momentu jed-nostki napdowej i oporw ruchu [5]. Dodatkowo wpyw na

pw fazie rozpdzania

ma take wysoko rodka masy, sztywno zawieszenia i rozstaw osi samochodu[10]. Podczas wybiegu przebieg zmian

pbdzie mia charakter quasi-ustalnony ze

wzgldu na relatywnie wolne zmiany si oporw. Co wicej, w obu fazach ruchu nachwilowe zmiany wartoci

pbd take wpywa ugicia zawieszenia wywoane

nierwnociami jezdni [6] objawiajce si przemieszczaniami nadwozia szczeglniew zakresie niskich czstotliwoci [1].

ANALIZA TEORETYCZNA

Kt pochylenia nadwozia pzawiera si midzy osix

gglobalnego inercyjnego

ukadu wsprzdnych a osi xs arbitralnie przyjtego ukadu zwizanego z bry

nadwozia pojazdu. Okrela si go w paszczynie pionowej zawierajcej o symetriiwzdunej pojazdu, co pokazano na rysunku 6.

Warto zwrci uwag, e globalny ukad wsprzdnych jest zorientowanywzgldem kierunku przyspieszenia ziemskiego (oz

g) i kierunku jazdy (ox

g), zatem

zaoono, e nawierzchnia, po ktrej porusza si pojazd, jest prostopada do kierun-ku wektora przyspieszenia ziemskiegog.

W wyniku zmian ugicia zawieszenia wystpuje nierwnolego kierunkupomiaru przyspieszenia oraz kierunku ruchu samochodu. W tej pracy okrela si

7/24/2019 PNT_15

26/254


26

go dwoma ktami ri

pokresowymi w paszczynie poziomej oraz pionowej tak,

jak to przedstawiono na rysunku 6. O ile kt rjest stosunkowo atwo skompenso-

wa przy zaoeniu ruchu prostoliniowego samochodu za pomoc np. obrotu ukaduwsprzdnych, o tyle wyznaczenie kta

pjest w warunkach ruchu przyspieszone-

go lub opnionego utrudnione. Co wicej, kt pochylenia wzdunego ma istotnywpyw na precyzj wyznaczenia przyspieszenia samochodu podczas rozpdzania iwybiegu. Wpyw ten naley pozna.

W tym celu przeprowadzono badania majce na celu wyjanienie czy 2 lub 3

osiowy czujnik przyspieszenia jest wystarczajcy do kompensacji zakce wywo-anych przechyami wzdunymi nadwozia pojazdu.

Ze wzgldu na atwo kompensacji rzadanie zredukowano do paszczyznyxz.

Na podstawie rysunku 6przyspieszenie samochodu mierzone przez czujnik przyspie-szenia zamocowany do nadwozia mona opisa nastpujcymi zalenociami (3):

(3)

gdzie:sx

a przyspieszenie mierzone wzgldem kierunku wyznaczanego przez oxs

czujnika przyspieszenia,sz

a przyspieszenie mierzone wzgldem kierunkuwyznaczanego przez oz

sczujnika przyspieszenia, a rzeczywiste przyspie-

szenie samochodu, asx

rzut rzeczywistego przyspieszenia ana o pomiarowsensorax

s, a

sz rzut rzeczywistego przyspieszenia ana o pomiarow sensora

zs,

p kt dziaania przyspieszenia pojazdu w ukadziex

sz

s(kt pochylenia

nadwozia),g przyspieszenie ziemskie,g= 9,81 m/s2,gsx

rzut przyspiesze-

nia ziemskiegogna o pomiarow sensoraxs,gsz rzut przyspieszenia ziem-skiegogna o pomiarow sensoraz

s.

Rys. 6. Przyjty ukad wsprzdnych globalnyxg,y

g,z

gi samochodux

s,y

s,z

s.

7/24/2019 PNT_15

27/254


27

Na podstawie bada wasnych zaoono (z pewnym nadmiarem), e przyspie-szenie pojazdu bdzie si zmienia w zakresie od a = -10 m/s2to a = 10 m/s2, na-tomiast pochylenie wzdune od

p= -0,087 rad do

p= 0,087 rad. Wyniki przed-

stawiono na rysunku 7 jako symulowane wartoci mierzonego przyspieszenia wkierunkachxsizsoznaczone odpowiednio sxa i sza .

Rnica wartoci przyspieszenia zmierzonego w kierunku xs i rzeczywistego

zmienia si w funkcji przyspieszenia wzdunego oraz kta pochylenia nadwozia.Dla przyjtego ukadu wsprzdnych jak na rys. 6 zmniejszenie kta

po 0,087 rad

powoduje zmniejszenie mierzonego opnienia o 0,85 m/s2. Zatem podczas hamo-wania lub wybiegu opnienie mierzone w kierunkux

sjest mniejsze od rzeczywiste-

go. Symetrycznie przebiegaj zmiany wartoci mierzonego przyspieszenia podczasprzyspieszania. Jednak w tym przypadku pochylenie nadwozia w wyniku przysia-dania nadwozia skutkuje zanieniem mierzonego przyspieszenia take o 0,85 m/s2

przy zwikszeniu po 0,087 rad.Rnica przyspiesze pomidzy przyspieszeniem ziemskim a mierzonym w kie-

runku osizsjest take zalena od kta pochylenia wzdunego nadwozia oraz przy-

spieszenia wzdunego pojazdu i zmienia si w analizowanym obszarze zmiennocizmiennych niezalenych od 9 m/s2do 10,5 m/s2tak jak to pokazano na rysunku 7.

Rys. 7.Przyspieszenia mierzone w kierunkachxsix

zjako funkcja

przyspieszenia pojazdu a oraz pochylenia wzdunego nadwozia p

Jak wykazano, zmiana pooenia ktowego nadwozia wzgldem powierzchnidrogi (a zgodnie wzgldem globalnego grawitacyjnego ukadu wsprzdnych) po-woduje znaczn odchyk wartoci mierzonego przyspieszenia wzgldem ustalone-go przed testem kierunku pomiarowego.

Aby sprawdzi, czy istnieje moliwo okrelenia zmian kta ppodczas testuwykorzystujc do tego wycznie akcelerometr dokonano oblicze wartoci mie-

7/24/2019 PNT_15

28/254


28

rzonych przyspiesze wzgldem osixsiz

sw zalenoci od pochylenia wzdunego

nadwozia oraz przyspieszenia pojazdu. Do bada przyjto zakres przyspiesze po-jazdu od a= -10 m/s2do a= 10 m/s2oraz pochylenie wzdune zmieniajce si od

p= -0,087 do

p= 0,087 rad. Nastpnie naoono na siebie wykresy przyspiesze

mierzonych na osiachxsizsobliczonych zgodnie z zalenociami (3).Wyniki bada pokazuj, e istnieje wicej ni jedna kombinacja pochylenia

wzdunego i przyspieszenia rzeczywistego pojazdu, dla ktrych wartoci przy-spiesze mierzonych w kierunkach osi pomiarowych czujnika przyspiesze s takiesamo. Jeli

sxa = 0,2 m/s2oraz

sza = 9,82 m/s2(szare koa na rys. 7), to rzeczywiste

przyspieszenie pojazdu moe wynosi a = -0,486 m/s2lub a= 0,486 m/s2, a pochyle-nie wzdune moe by rwne odpowiednio

p= -0,698 rad i

p= 0,0292 rad.

Przedstawiona w powyszym rozdziale analiza teoretyczna wskazuje, e wy-korzystanie czujnika mierzcego przyspieszenie nawet w 2 lub 3 kierunkach nie

pozwala na skompensowanie wpywu kata pochylenia nadwozia ze wzgldu na nie-jednoznaczno midzy wartociami skadowych przyspieszenia a przyspieszeniemrzeczywistym samochodu.

Wnioski pynce z analizy zweryfikowano eksperymentalnie. Wykorzystano dotego samochd Fiat Punto ze wzgldu na wzgldnie may rozstaw osi wynoszcy2510 mm. Rysunek 8 przedstawia fragment testu drogowego, podczas ktrego do-konano hamowania, a nastpnie przyspieszania.

Rys. 8.Porwnanie chwilowych wartoci przyspieszenia uzyskanychz czujnika przyspieszenia oraz ze zrniczkowanego sygnau prdkoci liniowej pojazdu.

Dane uzyskano z testu drogowego wykonanego z uyciem samochodu Fiat Punto II

Chwilowe przyspieszenia zmierzone w kierunku xs porwnano z wartoci

zrniczkowanej prdkoci pojazdu. Jak wida istnieje przesunicie pomidzy tymidwoma sygnaami, a ponadto warto przyspieszenia mierzona przez czujnik przy-

7/24/2019 PNT_15

29/254


29

spieszenia jest wiksza przy przyspieszaniu i mniejsza przy hamowaniu. Najwikszarnica midzy wartociami uzyskanymi z obu metod pomiarowych wynosia 0,9 m/s2podczas przyspieszania pojazdu z przyspieszeniem a= 2,24 m/s2. Porwnujc to zwartociami z rysunku 8 pochylenie nadwozia wzgldem pochylenia pocztkowego

wynosio 0,061 rad, co wyznaczono cakujc po czasie prdko ktow zmierzonza pomoc inercyjnego czujnika prdkoci ktowej przymocowanego do nadwozia.

SYMULACJA ZMIAN KTA POCHYLENIA WZDUZNEGO NADWOZIAW TRAKCIE TESTU DROGOWEGO

Celem nastpnego etapu bada byo oszacowanie wpywu zmian pw trakcie

testu drogowego na wartoci siy napdowejFnw zalenoci od reakcji zawieszenia

na przyoon si napdow.Przeprowadzono symulacj komputerow pomiaru przyspieszenia w kierunku

xspodczas testu drogowego ustalajc parametry tak, e w pierwszym przypadku kt

pochylenia nadwozia jest dodatni podczas rozpdzania i ujemny podczas wybiegunatomiast w drugim przypadku, e

p0 podczas wy-

biegu.Wykorzystano rwnanie (4) opisujce przyspieszanie samochodu z uwzgldnie-

niem trzech skadnikw siy napdowej, oporu aerodynamicznego i oporu toczeniaprzy wykorzystaniu chwilowego najwikszego momentu napdowego silnika wg za-

danej charakterystykiMs(). Kt pobliczono w oparciu o rwnanie (2), za symulo-wane przyspieszenie mierzone w kierunkux

swyznaczano na podstawie rwna (3).

(4)

gdzie: dv/dt przyspieszenie liniowe samochodu,Ms() najwikszy moment nap-

dowy silnika, v prdko liniowa samochodu, prdko ktowa wau sil-nika, r

d promie dynamiczny koa, m masa samochodu, wspczynnik

mas wirujcych, A powierzchnia czoowa samochodu, cx wspczynnik

oporu powietrza (aerodynamiczny) w kierunku wzdunej osi symetrii samo-chodu, gsto powietrza,g przyspieszenie ziemskie,f

0,f

v sumaryczne

wspczynniki oporu k samochodu.

Zaoono brak polizgu k napdzanych, niewystpowanie oporu wzniesie-nia i ucigu oraz =1,01; r

d=0,27m; m=1200; i

c=7,17; c

x=0,31; A=2m2, f

0=0,015;

fv=0,0006; M

s max()=100Nm.

Warto symulowanej siy napdowej obliczano korzystajc z zalenoci (5)wykorzystujc do tego celu chwilowe przyspieszenia zmierzone dla tej samej prd-koci liniowej samochodu w fazach rozbiegu i wybiegu [7, 8]:

7/24/2019 PNT_15

30/254


30

( ) mvavavF wrn = )()()( (5)

gdzie:Fn sia napdowa, v- prdko liniowa samochodu, a

r symulowane przy-

spieszenie podczas rozpdzania w fazie rozbiegu mierzone w kierunkuxs, a

w

symulowane opnienie w fazie wybiegu mierzone w kierunkuxs.

Na podstawie rysunku 9b mona stwierdzi, e ugicie zawieszenia w reakcji naprzyoon si napdow, a tym samym i zmiana kta

p(rys. 9.a) wpywaj na wy-

znaczone wartoci siy napdowej odbieranej z k. Gdy p = 0 podczas caego testuwarto maksymalnaFn= 2,64 kN. Dla pierwszego przypadku reakcji zawieszenia

(p

= 0,017 rad dla rozpdzania i p= -0,002 rad podczas wybiegu) maksymalna sia

napdowa jest mniejsza o 0,22 kN (ok. 8%) natomiast dla przeciwnych zmian pjest

o 0,22 kN wiksza.

WNIOSKI

Odchylenie ktowe pomidzy kierunkiem pomiarowym i kierunkiem ruchusamochodu powoduje rnic midzy wartoci mierzonego przyspieszenia a rze-czywistym przyspieszeniem samochodu. Istniej dwa skadniki wpywajce na trnic.1. Rzut przyspieszenia rzeczywistego samochodu na kierunek pomiarowy. Przy

niezerowym pzawsze mniejszy ni przyspieszenie rzeczywiste.

2. Rzut przyspieszenia ziemskiego.

Rozrnia si 2 przypadki: gdy p> 0 i

p< 0. Jeli

p> 0 to rzut przyspieszenia

ziemskiego zmniejsza warto mierzonego przyspieszenia, natomiast jeeli p< 0 to

zwiksza.

Rys. 9.Wyniki symulacji zmian kta ppodczas testu (a) oraz charakterystyka siy

napdowej wyznaczona na podstawie rwnania (5)

a) b)

7/24/2019 PNT_15

31/254


31

W odniesieniu do faz testu drogowego mona stwierdzi, e niekompensowanykt pochylenia wzdunego podczas rozpdzania powoduje zmniejszenie wartocimierzonego przyspieszenia oraz zwiksza podczas wybiegu.

Z uwagi na to, e kt pochylenia wzdunego zaley gwnie od rnicy ugi-

cia zawieszenia w odniesieniu do pocztkowego bdcego wynikiem dziaania siybezwadnoci, aerodynamicznej oraz waha wzdunych nadwozia naley kompen-sowa wpyw kta

pna mierzone przyspieszenie w celu uzyskiwania jak najniszej

niepewnoci pomiarowej przyspieszenia samochodu z wykorzystaniem bezpored-niej metody pomiarowej.

LITERATURA

1. Brol S., Mamala J. Application of Spectral and Wavelet Analysis in PowerTrain SystemDiagnostic. SAE 2010 World Congress. Detroit, USA 13-15.04, 2010.2. Dixon J. Suspension Geometry and Computation. Wiley & Sons. 2009.3. Genta G., Morello L. The Automotive Chassis, Vol. 1: Components Design, Springer.

2009.4. Gillespie T. Fundamentals of Vehicle Dynamics. SAE International. 1992.5. Jantos J. Zintegrowane sterowanie samochodowym spalinowym ukadem napdowym o

przeoeniu zmiennym w sposb cigy. Studia i Monografie/ Politechnika Opolska, z.235, Opole 2006.

6. Lozia Z., Mazaski K. Typowe nierwnoci nawierzchni drg. Zeszyty Naukowe Insty-

tutu Pojazdw PW, 1, 77, 2010, 209221.7. Mamala J., Brol S., Jantos J. Estymacja charakterystyk ukadu napdowego na podstawie

pomiaru przyspieszenia samochodu. Studia i Monografie/ Politechnika Opolska, z. 235,Opole 2008.

8. Mamala J., Brol S., Jantos J. The estimation of the engine power with use of an accel-erometer. Optimization, Optical Measurement Nondestructive Testing Techniques. SAEInternational Published, 04, 2010.

9. Prochowski L., Mechanika ruchu. Pojazdy samochodowe. WK, Warszawa 2008.10. Sika W. Teoria Ruchu Samochodu. WNT, Warszawa 2002.

INVESTYGATION OF INFLUENCE OF PITCH ANGLE ON ACCELERATIONOF PASSENGER CAR MEASURED USING DERACT METHOD

Abstract

In this work the topic of inuence of pitch angle on measured acceleration using accelerationsensor xed to cars chassis was taken into account. The acceleration is measured during roadtest which consists of acceleration and deceleration phases. Simulation was made of measuresaccelerations by sensor in horizontal and vertical directions. The results were then compared withstetted before simulation real car acceleration. The components of measurement error were

described in aspect of road test course.Keywords: simulation, pitch angle, acceleration.

7/24/2019 PNT_15

32/254


32

Zdzisaw Chopek1

BADANIA SYMULACYJNE EMISJI ZANIECZYSZCZEZ SILNIKA ZASILANEGO GAZEM ZIEMNYM

Streszczenie.Jedn z metod zmniejszania ekologicznej uciliwoci silnikw spalinowych jestzastosowanie paliw gazowych. W celu oceny skutecznoci zmniejszenia emisji zanieczyszczedziki zastosowaniu zasilania gazowego przeprowadzono badania silnika o zaponie samoczyn-nym do spycharki gsiennicowej oraz modykacji jako silnika o zaponie iskrowym zasilane-

go gazem ziemnym. Do oceny wykorzystano model matematyczny emisji zanieczyszcze, zi-dentykowany na podstawie wynikw bada silnikw w stanach dynamicznych. Opracowanymodel matematyczny umoliwi skuteczne badania emisji zanieczyszcze z silnikw spalinowych.

Sowa kluczowe: silnik spalinowy, emisja zanieczyszcze, model matematyczny, gaz ziemny.

WSTP

Jednym z rozwiza proekologicznych w silnikach spalinowych jest zastosowa-nie paliw gazowych. Jest to szczeglnie wane w zwizku z coraz powaniejszymi

problemami ze spenianiem wymaga limitw emisji zanieczyszcze przez silnikio zaponie samoczynnym zasilane paliwami cikimi. Zastpowanie tych silnikwsilnikami na paliwa gazowe jest jednym ze sposobw zmniejszenia zagroe rodo-wiska przez motoryzacj.

Gaz ziemny moe by stosowany do zasilania silnikw spalinowych w nastpu-jcych postaciach [5, 6]:

do zasilania silnikw o zaponie iskrowym: dwupaliwowych na: paliwo cieke (benzyn) i gaz ziemny silnik moe pra-

cowa na benzynie lub na gazie ziemnym, z tym e na benzynie w fazie roz-ruchu silnika i czsto na biegu jaowym,

zasilanych gazem ziemnym, do zasilania silnikw o zaponie samoczynnym:

dwupaliwowych na: paliwo cieke (olej napdowy) lub na gaz ziemny zzastosowaniem dawki zaponowej oleju napdowego,

na gaz ziemny z zastosowaniem dawki zaponowej oleju napdowego.

1 Instytut Transportu Samochodowego; [email protected]

7/24/2019 PNT_15

33/254


33

Najczciej wystpujcym rozwizaniem w duych silnikach jest zastosowaniezasilania gazem ziemnym do silnikw o zaponie iskrowym, bdcych modyfika-cj oryginalnych silnikw o zaponie samoczynnym. Najwaniejszymi zmianamikonstrukcyjnymi silnika o zaponie samoczynnym na silnik o zaponie iskrowym,

zasilany gazem ziemnym, jest: zastosowanie wiecy zaponowej w miejsce wtryski-wacza, wyposaenie silnika w ukad zaponu, konstrukcyjne zmniejszenie stopniasprania, zastosowanie przepustnicy w ukadzie dolotowym, zastosowanie specjal-nych sterownikw procesw roboczych w silniku, przede wszystkim dawki paliwa ikta wyprzedzenia zaponu, oraz zastosowanie w ukadzie wylotowym spe cjalnegoreaktora katalitycznego.

Z dotychczasowych dowiadcze wynikaj liczne zalety ekologiczne silnikwo zaponie iskrowym zasilanych gazem ziemnym w stosunku do silnikw o zaponiesamoczynnym, przede wszystkim [1, 2, 46, 8]: zmniejszenie emisji tlenku wgla, znaczne zmniejszenie emisji wglowodorw., znaczne zmniejszenie emisji wglowodorw piercieniowych, w szczeglnoci

aromatycznych, zmniejszenie emisji tlenkw azotu, znaczne zmniejszenie emisji czstek staych.

Dodatkowo mniejsze jest natenie haasu emitowanego przez silniki o zaponiesamoczynnym na paliwa gazowe w stosunku do natenia haasu z silnikw o zapo-

nie samoczynnym szczeglnie dua rnica wystpuje na biegu jaowym.Waciwoci silnikw spalinowych s silnie zalene nie tylko od stanw silni-

kw, opisywanych prdkoci obrotow i momentem obrotowym, ale i od wyst-powania stanw dynamicznych. Szczeglnie wraliwa jest emisja zanieczyszcze.Naley, w zwizku z tym oczekiwa, e w rnych warunkach dynamicznych wa-ciwoci silnikw spalinowych mog si znacznie rni. W niniejszej pracy podjtosi zadania modelowania emisji zanieczyszcze z silnikw spalinowych, znajduj-cych si w stanach dynamicznych. Opracowany model umoliwia syntetyczn ocenemisji zanieczyszcze z silnikw spalinowych, co zostao wykorzystane do bada

porwnawczych emisji zanieczyszcze z silnika o zaponie samoczynnym i silnikao zaponie iskrowym zasilanego gazem ziemnym.

OPIS STANW PRACY SILNIKA SPALINOWEGO

Do opisu stanw pracy silnikw spalinowych w testach badawczych wprowa-dza si pojcia wzgldnych wielkoci: prdkoci obrotowej i momentu obrotowego,odnoszone do wielkoci na zewntrznej charakterystyce prdkociowej silnika.

Wzgldna prdko obrotowa wynosi [3, 6]

7/24/2019 PNT_15

34/254


34

(1)

gdzie: n prdko obrotowa, nbj

minimalna prdko obrotowa biegu jaowego,n

N znamionowa prdko obrotowa.

Wzgldny moment obrotowy dla prdkoci obrotowej n jest odnoszony do mo-mentu obrotowego na charakterystyce zewntrznej dla tej samej prdkoci [3, 6]:

(2)

gdzie: Me(n) moment obrotowy dla prdkoci obrotowej n, M

ez(n) moment obro-

towy na charakterystyce zewntrznej dla prdkoci obrotowej n.

W warunkach statycznych istnieje funkcyjna zaleno prdkoci obrotowej,momentu obrotowego i sterowania silnika przez operatora jest to w istocie charak-terystyka oglna silnika.

(3)

(4)

(5)

W warunkach dynamicznych zalenoci (3 5) maj charakter operatorowy [3].Zastosowanie wzgldnych stanw pracy silnika spalinowego umoliwia opracowa-nie uniwersalnych testw badawczych, zarwno statycznych, jak i dynamicznych.Do bada silnikw spalinowych w warunkach dynamicznych wytypowano w niniej-szej pracy nastpujce testy: NRTC (Nonroad Transient Cycle), do badania silnikw o zaponie samoczynnym

maszyn roboczych [10], BBDT (BuldozerBlade Dynamic Test) test opracowany w ramach realizacji

pracy [6], przewidziany do badania silnika spycharki w trybie pracy z lemieszem

rysunek 1, BRDT (BuldozerRipper Dynamic Test) test opracowany w ramach realizacji

pracy [6], przewidziany do badania silnika spycharki w trybie pracy ze zrywa-kiem rysunek 2.

Testy dynamiczne BBDT i BRDT zostay opracowane zgodnie z zasad wiernejsymulacji w dziedzinie czasu. Peny opis opracowanych procedur znajduje si wsprawozdaniu z pracy [6].

7/24/2019 PNT_15

35/254


35

MODELOWANIE EMISJI ZANIECZYSZCZE Z SILNIKA SPALINOWEGOZNAJDUJCEGO SI W STANACH DYNAMICZNYCH

Do bada waciwoci ekologicznych ze wzgldu na emisj zanieczyszczesilnika spalinowego zaproponowano model matematyczny natenia emisji zanie-czyszcze silnika pracujcego w warunkach dynamicznych. Przyjto model beha-

wiorystyczny w postaci funkcji wzgldnej prdkoci obrotowej i wzgldnego mo-mentu obrotowego:

Rys. 1.Test dynamiczny BBDT do badania silnika spalinowego spycharki gsienicowejw trybie pracy z lemieszem przebiegi wzgldnej prdkoci obrotowej

i sterowania silnika przez operatora

Rys. 2.Test dynamiczny BRDT do badania silnika spalinowego spycharki gsienicowej

w trybie pracy ze zrywakiem przebiegi wzgldnej prdkoci obrotoweji sterowania silnika przez operatora

7/24/2019 PNT_15

36/254


36

(6)

gdzie: x = CO; HC; NOx.

Nie rozpatrywano emisji czstek staych, gdy w stosunku do badanego silnika

o zaponie samoczynnym jest ona znikoma z silnika o zaponie iskrowym zasilanegogazem ziemnym.

Model natenia emisji skadnikw spalin zosta przyjty w postaci funkcji wie-lomianowej stopnia drugiego:

(7)

Do identyfikacji modelu wykorzystano wyniki bada empirycznych silnika wtestach dynamicznych. Jako kryterium aproksymacji zbioru punktw o wartociachnate emisji zanieczyszcze we wsprzdnych wzgldnej prdkoci obrotowej iwzgldnego momentu obrotowego zastosowano metryk w postaci odlegoci red-niokwadratowej wartoci punktw pomiarw oraz funkcji aproksymujcej. Kryte-rium jakoci aproksymacji jest minimum metryki wzgldem parametrw modelu.

Do bada empirycznych wybrano jako obiekt silnik Cummins 6C8.3, pracujcyw spycharce gsienicowej TD15M, produkcji Huty Stalowa Wola SA. Jest to silnikturbodoadowany o szeciu cylindrach, objtoci skokowej 8,3 dm3, o znamionowejmocy uytecznej 153 kW przy prdkoci obrotowej 1950 min1. Silnik ten zostazmodernizowany do zasilania spronym gazem ziemnym.

Przebiegi wzgldnej prdkoci obrotowej i wzgldnego momentu obrotowegooraz nate emisji skadnikw spalin zostay zarejestrowane z czstotliwoci 10Hz. W celu poszukiwania bdw grubych w zarejestrowanych przebiegach wyko-rzystano analiz biecej wariancji oraz analiz merytoryczn, polegajc na ocenieniesprzecznoci wynikw bada z rzeczywistoci, np. nieujemnoci nate emisjizanieczyszcze. Do filtracji dolnoprzepustowej zastosowano filtr GolayaSavitzky-ego z wielomianem drugiego stopnia oraz z aproksymacj obustronn po 12 punk-tw [7].

Na rysunku 3 przedstawiono przykadowo zaleno natenia emisji wglo-

wodorw od wzgldnej prdkoci obrotowej i wzgldnego momentu obrotowegow tecie BBDT dla silnika zasilanego spronym gazem ziemnym CNG w postacipunktw pomiarowych i wynikw analizy modelu matematycznego.

Na rysunkach 49 przedstawiono przykadowe wyniki analizy modelu matema-tycznego natenia emisji zanieczyszcze z silnikw spalinowych.

7/24/2019 PNT_15

37/254


37

Rys. 4.Zaleno natenia emisji tlenku wgla od wzgldnego momentu obrotowegow tecie NRTC dla silnika o zaponie samoczynnym PD oraz silnika zasilanegospronym gazem ziemnym CNG dla wzgldnej prdkoci obrotowej n

w= 0,5

Rys. 3.Zaleno natenia emisji wglowodorw od wzgldnej prdkoci obrotoweji wzgldnego momentu obrotowego w tecie BBDT dla silnika zasilanego spronym

gazem ziemnym punkty pomiarowe i model matematyczny

7/24/2019 PNT_15

38/254


38

Rys. 5.Zaleno natenia emisji wglowodorw od wzgldnego momentu obro-towego w tecie NRTC dla silnika o zaponie samoczynnym PD oraz silnika zasilanego

spronym gazem ziemnym CNG dla wzgldnej prdkoci obrotowej nw

= 0,5

Rys. 6.Zaleno natenia emisji tlenkw azotu od wzgldnego momentu obrotowe-go w tecie NRTC dla silnika o zaponie samoczynnym PD oraz silnika zasilanego

spronym gazem ziemnym CNG dla wzgldnej prdkoci obrotowej nw= 0,5

Rys. 7.Zaleno natenia emisji tlenku wgla od wzgldnej prdkoci obrotowej w

testach NRTC, BBDT i BRDT dla silnika zasilanego spronym gazem ziemnym CNG dlawzgldnego momentu obrotowego M

ew= 0,5

7/24/2019 PNT_15

39/254


39

Rys. 8.Zaleno natenia emisji wglowodorw od wzgldnej prdkoci obrotowejw testach NRTC, BBDT i BRDT dla silnika zasilanego spronym gazem ziemnym CNG

dla wzgldnego momentu obrotowego Mew= 0,5

Rys. 9.Zaleno natenia emisji tlenkw azotu wgla od wzgldnej prdkoci obrotowejw testach NRTC, BBDT i BRDT dla silnika zasilanego spronym gazem ziemnym CNG

dla wzgldnego momentu obrotowego Mew

= 0,5

PODSUMOWANIE

W wyniku przeprowadzonych bada modelu natenia emisji zanieczyszcze zsilnika o zaponie samoczynnym i z silnika zasilanego spronym gazem ziemnymw warunkach odpowiadajcych stanom dynamicznym w testach: NRTC, BBDT iBRDT sformuowano nastpujce syntetyczne wnioski:

Zbudowane modele silnikw ze wzgldu na natenie emisji zanieczyszczedotycz waciwoci urednionych w warunkach dynamicznych testw badawczych.W zwizku z tym wyniki analizy testw powinny by zgodne z wynikami badaempirycznych, na ktrych podstawie jest wyznaczone natenie emisji zanieczysz-cze urednione w testach. Badania modeli potwierdziy t waciwo, w zwizku zczym mona postulowa, e opracowane modele s zgodne z przedmiotem modelo-wania ze wzgldu na urednione w dziedzinie czasu natenia emisji.

7/24/2019 PNT_15

40/254


40

Wyniki bada modelu potwierdziy znaczn wraliwo emisji zanieczyszczena stany pracy silnika, okrelone prdkoci obrotow i obcieniem, ktrego miara

jest moment obrotowy, a take na rodzaj stanw dynamicznych.Wyniki bada modelu potwierdziy znaczne zmniejszenie emisji zanieczysz-

cze w rnych warunkach pracy silnika dziki zastosowaniu zasilania silnika spr-onym gazem ziemnym.

LITERATURA

1. Agarwal, A. Assanis D.: Multidimensional modeling of ignition, combustion and nitricoxide formation in direct injection natural gas engines. SAE Technical Paper 2000-01-1839.

2. Alberto A. et al.: CNG and diesel transit bus emissions in review. 9th Diesel Engine Emis-sions Reduction Conference August 2428. Newport, Rhode Island. 2003.

3. Chopek Z.: Modelowanie procesw emisji spalin w warunkach eksploatacji trakcyjnejsilnikw spalinowych. Prace Naukowe. Seria Mechanika z. 173. Oficyna WydawniczaPolitechniki Warszawskiej. Warszawa. 1999.

4. Cho H. M., He B.-Q.: Spark ignition natural gas engines A review. Eenergy conversionand management 48, 2007, 608618.

5. Merkisz J., Pielecha I.: Wymagania i kierunki rozwoju napdw zasilanych gazemziemnym CNG/LNG. Zeszyty Naukowe Politechniki Czstochowskiej. Mechanika nr26(162), 2006, 458475.

6. Ocena skutecznoci zasilania silnika spalinowego gazem ziemnym w celu ograniczenie emisji

zanieczyszcze w warunkach uytkowania silnika w maszynie do robt ziemnych cignikugsienicowym. Sprawozdanie z projektu badawczego KBN 4 T12D 024 30. Warszawa 2009.7. Savitzky A., Golay M.J.E.: Smoothing and differentiation of data by simplified least

squares procedures. Analytical Chemistry, 36, 1964, 16271639.8. Wang J., Storey J., Domingo N., Huff S., Thomas J., West B.: Studies of diesel engine

particle emissions during transient operations using an engine exhaust particle sizer. Ae-rosol Science and Technology. Volume 40, Issue 11. November 2006, 1002 1015.

9. Worldwide emission standards. Heavy duty & offroad vehicles. Delphi. Innovation forthe real world. 2010/2011.

SIMULATION RESEARCH OF EMISSIONS FROM ENGINE POWERED BYNATURAL GAS

Abstract

One method of reducing the environmental burden of internal combustion engines is the use ofgaseous fuels. In order to evaluate the effectiveness of natural gas to reduce pollutant emission ofbeing studied diesel engine to the buldozer and its modication to run on natural gas as a sparkignition engine. The analysis was based mathematical model of pollutant emission, identied onthe basis of the results of engines in dynamic states. The mathematical model allowed the success-

ful testing of emissions from internal combustion engines.Keywords:internal combustion engine, pollutant emission, mathematical model, natural gas.

7/24/2019 PNT_15

41/254


41

Pawe Fu1, Jerzy Merkisz2, Andrzej Zikowski3

WPYW MASY ADUNKU NA EMISJ CO2, NO

X

I NA ZUYCIE PALIWA POJAZDU CIAROWEGOO MASIE CAKOWITEJ POWYEJ 12 000 KG

Streszczenie. Cykliczny wzrost liczby przewoonych adunkw przy uyciu pojazdw samo-chodowych jest cile powizany zarwno ze wzrastajc liczb pojazdw ciarowych jak i zwikszym nasileniem ruchu drogowego, co w wielu przypadkach skutkuje powstawaniem konge-

stii drogowych. Wynikiem tego jest zwikszenie negatywnego oddziaywania na rodowisko na-turalne pojazdw ciarowych. W poniszym artykule wyznaczono wpyw masy przewoonegoadunku na emisj CO

2, NO

xoraz na przebiegowe zuycie paliwa. W tym celu przeprowadzono

drogowe badania emisji spalin na odcinkach pomiarowych, odwzorowujcych dojazd do miejscazaadunku oraz symulujcych ruch po drogach krajowych. Badaniom poddano zesp pojazdw cignik siodowy z naczep w dwch konfiguracjach: bez i z adunkiem. Masa adunku wy-nosia 20 000 kg. Do bada wykorzystano mobilny analizator spalin SEMTECH DS. W oparciuo przeprowadzone drogowe badania emisji wykazano rwnie wpyw warunkw jazdy na emisjCO

2i NO

xpojazdw ciarowych obcionych adunkiem.

Sowa kluczowe:pojazd ciarowy, emisja spalin, badania drogowe.

WPROWADZENIE

Wedug opublikowanego raportu GUS (Gwny Urzd Statystyczny) Transport wyniki dziaalnoci w 2010 r. czna liczba przewiezionych towarw wszystkimirodzajami transportu wyniosa 1838,5 mln ton, co stanowio wzrost o 8,7% w sto-sunku do 2009 roku [1]. Najwikszy udzia w rynku przypad dla sektora transportusamochodowego, ktrego udzia wynis 84,4% (tabl. 1). Zwrcono take uwag,

e udzia sektora transportu samochodowego w rynku przewozw adunkw wzrso 8,5% w stosunku do 2005 roku. Fakt ten wynika bezporednio ze wzrostu liczbyzarejestrowanych pojazdw ciarowych, ktra na koniec 2010 roku wyniosa 2,6mln sztuk stanowi to wzrost o 7% w odniesieniu do roku poprzedniego. Liczbacignikw siodowych wrosa o 6,6 % w porwnaniu do roku 2009 i wyniosa 214,6tys. sztuk [4].

1 Instytut Silnikw Spalinowych i Transportu, Politechnika Poznaska, e-mail: [email protected] j.w., e-mail: [email protected] j.w., e-mail: [email protected]

7/24/2019 PNT_15

42/254


42

RODZAJE NACZEP WYKORZYSTYWANYCH DO TRANSPORTUTOWARW

Jednym z podstawowych rodkw transportu wykorzystywanym do przewozuadunkw jest naczepa [2]. Naczepa z definicji jest pojazdem koowym bez wasne-go napdu, spoczywajcym czciowo na innym pojedzie cigniku siodowym.Wyrnia si nastpujce rodzaje naczep: skrzyniowo-plandekowe i kurtynowe; furgonowe (chodnie, izotermy); podkontenerowe; samowyadowcze; niskopodwoziowe; cysterny.

Najpowszechniej wykorzystywane s obecnie naczepy skrzyniowo-plandekowei kurtynowe (rys. 1), poniewa dziki standardowym wymiarom umoliwiaj transportwikszoci towarw niewymagajcych specjalnych warunkw przewozu [1].

a) b)

Rys. 1.Naczepa skrzyniowo-plandekowa (a) oraz naczepa kurtynowa (b) [5, 6]

Tabela 1. Struktura udziau w rynku przewozw adunkw poszczeglnych rodzajw trans-portu [4]

Rodzaj transportu Udzia [%]

2005 2009 2010

Transport samochodowy 75,9 84,3 84,4

Transport kolejowy 18,9 11,9 11,8

Transport lotniczy 0,0 0,0 0,0

Transport rurocigowy 3,8 3,0 3,1

egluga rdldowa 0,7 0,3 0,3

egluga morska 0,7 0,5 0,4

7/24/2019 PNT_15

43/254


43

Ze wzgldu na due zrnicowanie przewoonych towarw producenci naczepposiadaj w swojej ofercie specjalne odmiany naczep szkrzyniowo-plandekowychi kurtynowych. Naley tutaj wymieni m.in. naczepy typu mega o zwikszonejwysokoci przestrzeni adunkowej (3 m, gdzie wysoko standardowa wynosi 2,7

m), naczepy typu coil mulda specjalnie przygotowana podoga naczepy do prze-wozu stali w rolach oraz naczepy typupaper do przewozu papieru. Tego typu roz-wizania s wymagane zarwno w celu zagwarantowania bezpieczestwa podczas

przewozu ww. towarw jak i wyduenia czasu eksploatacji naczep.Naczepy furgonowe wykorzystywane s do przewozu towarw w specjalnych

warunkach klimatycznych (staa temperatura w przestrzeni adunkowej) z moliwo-ci cigego monitoringu i ewentualnej regulacji temperatury przewoonych towa-rw w zakresie -3030 oC (rys. 2). Regulacja temperatury w przestrzeni adunkowejmoliwa jest jedynie w przypadku naczep typu chodnia, poniewa s one wyposa-

ane w specjalne agregaty chodnicze. Naczepy typu izoterma nie s wyposaane wagregaty chodnicze i umoliwiaj zachowanie staej temperatury jedynie na krt-kich odcinkach ze wzgldu na ograniczenia wynikajce z wymiany ciepa przestrzeadunkowa otoczenie.

a) b)

Rys. 2.Naczepa typu chodnia (a) oraz wntrze przestrzeni adunkowej (b) [5]

Spadek iloci towarw sypkich transportowanych kolej takich jak: wgielkamienny, wir, tucze, piasek, itp. przeoy si bezporednio na wzrost udzia-u pojazdw samochodowych wykonujcych transport ww. towarw [1]. Byo tospowodowane spadkiem popularnoci transportu kolejowego oraz dynamicznymrozwojem specjalistycznych pojazdw sucych do przewozu materiaw sypkich(rys. 3). Pojawienie si na rynku szerokiej oferty naczep samowyadowczych dosto-sowanych do przewozu wikszoci materiaw sypkich umoliwio skrcenie czasutransportu w porwnaniu do transportu kolej. Gwn wad transportu kolejowego

jest brak moliwoci dostarczenia towaru bezporednio do klienta. Wymagane jest

przeadowanie towaru na pojazd samochodowy i nastpnie dostarczenie pod wska-zany adres. W wielu przypadkach to znacznie wydua czas i koszty transportu. Na

7/24/2019 PNT_15

44/254


44

rynku oferowanych jest wiele typw naczep samowyadowczych zaszeregowanychwedug nastpujcych kryteriw: kubatura skrzy wywrotczych, dugo ramy,

typ tylnego zamknicia skrzyni wywrotczej.

Rys. 3.Naczepa samowyadowcza z zamkniciem skrzyni wywrotczej typu drzwi [6]

PROCEDURA BADAWCZA

Drogowe badania emisji CO2, NO

xoraz przebiegowego zuycia paliwa w rze-

czywistych warunkach eksploatacji przeprowadzono na odcinkach pomiarowychsymulujcych jazd miejsk (rys. 4a) i jazd pozamiejsk (rys. 4b). Przy wyborzeodcinkw pomiarowych kierowano si moliwoci odwzorowania ruchu pojazdwciarowych w nastpujcych konfiguracjach: dojazd do miejsca zaadunku obejmujcy zarwno ruch po drogach krajowych

jak i po drogach miejskich (w pierwszym przypadku maksymalna dopuszczalnaprdko pojazdu ciarowego okrelona przepisami ruchu drogowego wynosi70 km/h, a w drugim prdko ta wynosi 50 km/h lub 40 km/h) zwana dalejjazda miejsk

PNT_15

Documents

Transcript of PNT_15