Technical assessment of Common Rail injectors on the groundof overflow bench tests

Większość aktualnie produkowanych silników o zapłonie samoczynnym do napędu samochodów osobowych jest wyposażona w układy zasilania typu Common Rail. W dużej liczbie stosowane są wtryskiwacze z elektromagnetycznym zaworem. W artykule przedstawiono ocenę różnic w dawkowaniu realizowanym przez wtryskiwacze różnych generacji oraz oszacowano ilości paliwa niezbędne do uruchomienia wtryskiwaczy. Określono udział przelewu w dawce wtryskiwanego paliwa. Wprowadzono pojęcie wskaźnika sprawności, jako wielkości umożliwiającej ocenę ilości rozprężanego paliwa. Przedstawiono jednostkowe przelewy i różnice w jednostkowych przelewach zarówno dla sprawnych wtryskiwaczy, jak i niesprawnego. Wyznaczono przecieki dla elementów I generacji. Zaproponowano metodykę postępowania przy ocenie stanu technicznego wtryskiwaczy po pewnym okresie eksploatacji.The majority of actually produced Diesel engines operated as power units in passenger cars are equipped with injection systems of Common Rail type. Injectors with solenoid valve are implemented to a large extent of these engines. In the paper is discussed an assessment of differences in fuel dosing accomplished by injectors of various generations and are estimated quantities of fuel needed to actuate operation of the injectors. It has been specified a share of overflow volume in dose of injected fuel. One introduced also an index of efficiency, as a quantity to evaluate amount of decompressed fuel. Elementary overflows and differences in the elementary overflows are presented, both in case of efficient and inefficient injectors. There are evaluated leaks for elements from the 1st generation. It has been proposed a methodology of proceeding to assess technical conditions of the injectors after some time of operation

The evaluation of the characteristic injection times of a multiple fuel dose

During research works on Common Rail injection systems it was found that there were differences between the set values of the injector opening times, the values of the opening times realized by the engine controller and the actual times of the injector needle lift. It is important to learn about the relation between the above-mentioned values, as there are significant time shifts between the start of the injector control impulse and actual start of the injection. Similar phenomena may be observed upon completion of an injection, where decay of the control signal is not tantamount to the settlement of the needle in the seat. This work aims at a determination of the scope, value and direction of the changes that the characteristic injection times are subject to depending on the injection time set, fuel dose and fuel pressure. Measurements the characteristic injection parameters were made in three basic groups differing in the set sequences of injection times and injection pressures. The knowledge of the characteristic injection times enables correct designs of the control algorithms for the operation of compression-ignition engines and it also enables a precise control of the fuel dose volume in the entire period of engine use. This is proved by development works related to ultra-high pressure common rail system and conducted by one of the leading manufacturers of engine fuel systems

Possibility of measuring the injection rate and dose with an indicator of enlarged volume

Artykuł jest poświęcony pomiarom: natężenia wypływu paliwa z rozpylacza oraz dawki, podawanych przez wtryskiwacz silnika o zapłonie samoczynnym. Oceniono możliwości wyznaczania przebiegu wtrysku pojedynczej i dzielonej dawki przy wtrysku do komory indykatora o powiększonej objętości. W pomiarach wykorzystano wtryskiwacz samochodu ciężarowego średniej ładowności. Przy ocenie wyników przyjęto, że różnice między wartościami zmierzonymi a obliczonymi nie powinny przekraczać š 4%. Tak wyznaczony zakres stosowania indykatora obejmuje dawki o objętościach od 10 do ok. 52 mm3/wtrysk. Poza nim występują przypadki objęte dopuszczalnym przedziałem błędu, jednak istnieje prawdopodobieństwo wystąpienia pomiarów, których wynik nie będzie się mieścił w przyjętym przedziale.The paper deals with measurements of the fuel dose and injection rate for a diesel engine injector. Possibility of measuring the single and multiple fuel injection rate was estimated. The investigations were performed for an electromagnetic common rail injector during fuel injection to the indicator chamber of enlarged volume. Such injectors are usually used in engines of medium carrying capacity trucks. The amplified pressure signal from the indicator was recorded by means of a digital oscilloscope. The equation for calculation of the injection rate results from the mass conservation law (2). For each measurement point (Tab. 1) the relative difference between the injection dose measured and calculated was determined (3) (Figs. 4, 6 and 10) for both single and multiple injection. The relative approximation errors were determined, too (Figs. 1 and 2). Comparison of the measured and calculated injection dose as a function of the rail pressure for both single and multiple injection is presented in Figs. 3 and 5. Fig. 7 shows the measured and calculated injection dose as a function of the dwell time for multiple injection. It was assumed that the differences between the measured and calculated values should not exceed š 4%. Hence, the indicator should be used within the range of fuel supply from 10 for 52 mm3/cycle. Outside the assumed range, the error can be less than or equal to š 4%, but it also it can be greater

Dynamic and strength analysis of injector of common rail injection system

Większość aktualnie produkowanych silników o zapłonie samoczynnym, przeznaczonych do napędu samochodów osobowych, jest wyposażona w układy zasilania typu common rail, w których stosowane są wtryskiwacze z elektromagnetycznym zaworem. W artykule zaproponowano metodykę postępowania przy prowadzeniu modelowej analizy wtryskiwacza zasobnikowego układu zasilania silnika o zapłonie samoczynnym. Analizę oparto o pakiety: Autodesk Inventor, MSC.Adams, MSC.Patran/MSC.Nastran. Rozważania podzielono na trzy etapy i w każdym z nich zastosowano odpowiednie oprogramowanie. W pierwszym, w oparciu o przeprowadzone pomiary elementów wtryskiwacza, opracowano geometryczny model urządzenia, w drugim model strukturalny oraz przedstawiono wyniki symulacji analizy dynamicznej pracy wtryskiwacza, a w trzecim, w oparciu o metodę elementów skończonych, przeprowadzono wytrzymałościową analizę wybranego fragmentu urządzenia. Sformułowano ogólne uwagi i zalecenia dotyczące prowadzenia analizy numerycznej wtryskiwacza.Most of currently manufactured diesel engines for passenger vehicles are equipped with the common rail injection systems in which injectors with electromagnetic valves are mounted. In this paper a method of investigation for model analysis of common rail injector in supply systems of diesel engines was presented. The analysis was based on Autodesk Inventor, MSC.Adams and MSC.Patran/MSC.Nastran software packages. The research was divided into three stages, each of which was lead with the use of a proper software. In the first stage a geometrical model of the device was developed according to the carried out measurements of injector elements. In the second stage there was developed a structural model and the results of a simulation and dynamical analysis of injector performance were given. In the third stage finite element method based strength analysis of a chosen element of the device was performed. Final remarks and recommendations concerning a methodology of numerical analysis of the injector were formulated

Use of standard computer packages in the analysis of the fuel injection process

W artykule przedstawiono ocenę możliwości wykorzystania programów Microsoft Excel i Matlab jako narzędzi do analizy wtrysku paliwa. Pomiary obejmowały badania stanowiskowe układu wtryskowego common rail. Rejestrowano przebiegi napięciowe sygnałów sterujących wtryskiwaczami oraz sygnały generowane przez fabryczny czujnik ciśnienia umieszczony w zasobniku. Po analizie dostępnych metod filtracji wybrano filtr Czebyszewa, jako narzędzie służące do usuwania zakłóceń ze zmierzonych przebiegów. Analiza wyników badań wykazała, że wtrysk powoduje istotne zmiany ciśnienia paliwa w zasobniku, które można wykorzystać do oceny pracy układu zasilania. Zastosowane ogólnodostępne pakiety informatyczne umożliwiają analizę, jak i prezentację graficzną wyników pomiarów.This paper presents the results of level analysis of the possibility of using Microsoft Excel and Matlab as a tool useful in the analysis of the fuel injection. Measurements included bench testing common rail injection system. Recorded voltage waveforms of control signals generated by the injectors and pressure sensor. Then, after an analysis of selected methods of filtration, as a tool for treatment of interference waveforms, Chebyshev filter is selected. Analysis of the results showed that the injection will change the fuel pressure in the tank, appropriate to its parameters. In addition, it was found that the used programs allow for the treatment, analysis and presentation of voltage signals underlying the assessment of injection

Calculated injection times of divided fuel dose in a compression ignition engine

This study presents analyses concerning control processes of injection times of divided dose of fuel, starting from setting of injection time in controller up to moment of execution in compression ignition engine. Multiple injection doses were analyzed taking into consideration both sums of individual portions of doses as well as gaps between the doses. Studies were performed for various configurations of the doses, with different values of injection times and gaps between the injections. Measurements were performed for three measuring groups containing single-, two-, and five-portion doses. At constant values of time in a given group it have been applied variable injection pressures. The most important factors determining division of fuel dose were discussed

Zmiany parametrów i czasu wtrysku dzielonej dawki paliwa

This paper presents test results of the effect of preset interval time on calculated times and parameters of fuel injection. The measurements comprised tests on the test stand with the use of an electronically controlled injection dose indicator. Division of the dose into two parts was accomplished. The fuel pressure in the rail was maintained at a constant level. A substantial change in the injection parameters was shown, such as the flow rate of fuel from the nozzle, and particularly, calculated injection times, which are always greater than the total, preset ones. For a given pressure in the rail there exists a certain limit value of the interval, for which division of the dose into parts is accomplished. The introduction of gravity centres of injection runs is proposed to evaluate the process of fuel dosage.W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu zadanego czasu przerwy na obliczone czasy i parametry wtrysku paliwa. Pomiary obejmowały badania stanowiskowe na stole probierczym, z wykorzystaniem elektronicznie sterowanego indykatora dawki wtrysku. Zadawano podział dawki na dwie części. Ciśnienie paliwa w zasobniku utrzymywano na stałym poziomie. Wykazano, że w istotny sposób zmieniają się parametry wtrysku, takie jak natężenie wypływu paliwa z rozpylacza, a zwłaszcza obliczone czasy wtrysku, które są zawsze większe od całkowitych, zadanych. Dla danej wartości ciśnienia w zasobniku istnieje pewna wartość graniczna czasu przerwy, dla której jest realizowany podział dawki na części. Zaproponowano wprowadzenie środków ciężkości przebiegów wtrysku do oceny procesu dawkowania paliwa

Formulation of a task to control of harmful exhaust emissions from compression ignition engine

This paper presents a possibility of control a harmful exhaust emissions from compression ignition engine based on computationally efficiently model of the working cycle a compression ignition engine. Parameters of the model are identified on the basis of experimental measurements carried out for a CI engine with Common Rail system. In this study is considered the control task aimed at minimization of nitrogen oxides emission for a fixed operating point of the engine

The methodology for determining the level of oil in the internal combustion engine

W artykule przedstawiono sposób postępowania umożliwiający przeprowadzenia doboru odpowiednich, bezpiecznych dla pracy silnika poziomów oleju w misce olejowej oraz określenie ich wpływu na parametry pracy silnika. Przeanalizowano również możliwość pracy silnika w przechyłach wzdłużnych i poprzecznych w stosunku do osi pojazdu, w celu określenia zakresu kątów, dla których nastąpi zassanie oleju na stronę dolotową silnika. Ponadto, w oparciu o uzyskane wyniki, podjęto próbę wskazania najbardziej optymalnego poziomu oleju w misce olejowej silnika spalinowego.In this article the methodology for determining the appropriate volume of oil in the sump and its influence on the operation of the engine is described. Also examined the possibility of operating the engine in the heel and transverse to the longitudinal axis of the vehicle, in order to determine the range of angles for which the oil will be sucked towards the inlet of the engine. Further, based on the obtained results, it was attempted to identify the most optimum level of the oil sump of the internal combustion engine

Research Programmer for Common Rail Injection System

W Katedrze Silników Spalinowych i Pojazdów Akademii Techniczno-Humanistycznej w Bielsku-Białej opracowano i wykonano sterownik do badań silników o zapłonie samoczynnym wyposażonych w układy zasilania typu Common Rail. W niniejszej publikacji przedstawiono opis sterownika oraz na przykładzie menu jego sposób działania i możliwości badawcze. Sterownik umożliwia na pracującym silniku zmianę kąta wyprzedzenia i ciśnienia wtrysku, wielkości dawki i jej podział na pięć dawek częściowych o dowolnym profilu wtrysku. Umożliwia to prowadzenie badań związanych z analizą i optymalizacją procesu spalania w silniku. W publikacji przedstawiono również wybrane algorytmy sterowania silnika. W oparciu o doświadczenia zdobywane na hamowni silnikowej sterownik ten jest w dalszym ciągu rozwijany w zakresie optymalizacji procedur strategicznych, operacyjnych i regulacyjnych, których celem jest wdrożenie elektronicznego układu sterującego dla zastosowań trakcyjnych.In the Chair of Internal Combustion Engines and Vehicles of the Technical University in Bielsko-Biała the programmer for examina-tions Diesel engines equipped with Common-Rail was made. It is presented in the paper. Operation and options of the controller are showed on the example of the menu. Executed and put into practice controller of the system Common-Rail makes it possible to examine and analyse the combustion process in the engine. The aim of the tests there is the change of the character of the dose of the injection and other parameters of the injection. Some algorithms of the control of the engine speed were also restated. Basing on this experience the engine test bench controller has been developed, allowing the optimization of strategy, operation and regulating procedures. Next the optimal solution of the electronic steering setup could be put into practice also for traction applications. Device parameters and features of the driver are shown on the example of the menu