1 Analisa pada Proses Pembakaran Mesin Diesel Common Rail dengan Diagnosa Optik S.S. Merola and B.M. Vaglieco Istituto Motori-CNR , Napoli -Italy ABSTRACT Tulisan ini membahas sejumlah penyelidikan baru-baru ini di mesin mobil penumpang diesel common rail dengan menggunakan contoh dari investigasi penelitian yang relevan yang telah dilakukan atau saat ini dalam proses pada Dinamika Fluida (Fluid-Dynamic), Pembakaran (Combustion) dan Sel Minyak (Fuel Cell) untuk Divisi Propulsi di Istituto Motori dengan menggunakan teknik diagnostik optik. Makalah ini membahas diesel pembakaran mendasar proses dalam hal aliran di silinder, injeksian, pembakaran dan emisi. Penekanan ditempatkan pada sistem pembakaran dan teknik spektroskopi yang mampu menganalisa proses yang mengontrol emisi mesin dan konsumsi bahan bakar. Kata kunci: mesin diesel, common rail, diagnosa optik, proses pembakaran. PENDAHULUAN Seperti yang diperkirakan di masa lalu, penetrasi mesin diesel telah mencapai lebih dari 40% dari pasar mobil penumpang di Eropa dan diperkirakan akan terus naika di tahun-tahun berikutnya menjadi sekitar 50%. Sukses besar ini karena pada akhir tahun 90 an tersedia terobosan teknologi untuk sistem pengiriman bahan bakar, seperti common rail (CR) dan unit injector, yang telah menyebabkan meningkatkan potensi mesin diesel langsung dalam hal keekonomian bahan bakar dan perasaan kepuasan atas kontrol emisi yang unggul, kebisingan getaran dan kekerasan yang berkurang, dan pemecahan masalah atas beberapa titik lemah. [1, 2, 3] Namun, tantangan mesin diesel berlanjut di masa yang akan datang dengan langkah pemenuhan regulasi pada emisi gas buang. Oleh karena itu semangat penelitian baru yang diminta baik industri dan laboratorium penelitian untuk mempelajari proses mendasar yang terlibat dalam mesin diesel untuk menentukan kecenderungan teknis dan scenario strategis untuk mencapai tingkat emisi nol.[4] Unjuk kerja dan emisi mesin diesel modern ditingkatkan dengan elektronik kontrol bertekanan tinggi Common rail (CR) sistem. Saat ini banyak strategi injeksi yang telah membantu untuk meningkatkan kualitas pembakaran dan mengurangi carbon yang terbentuk selama tahap pertama dan merangsang oksidasi carbon di tahap terakhir pembakaran dengan injeksi secara bergelombang.[5, 6, 7] Untuk target ini, studi fisik dan kimia proses yang terlibat dalam mesin diesel CR diperlukan secara dasar dan percobaan lanjutan. Karena kesulitan dalam pembelajaran proses fisik dan kimia keterlibatan teknik diagnostik optik sangat berguna. Pada tahun-tahun terakhir ini, ketersediaan mesin transparan, sebanding dengan produksi mesin, telah memberikan informasi berharga tentang distribusi bahan bakar dan penguapan spray, pengapian otomatis,, distribusi spasial kunci sementara spesi, dan, akhirnya, pembentukan polutan. [8,9] Dalam tulisan ini, proses CR Diesel dari injeksi bahan bakar sampai tahap pembuangan dianalisis dengan menggabungkan perhitungan optik. Dengan berdasarkan pada pencitraan 2D digital dan teknik spektroskopi seperti Ultraviolet (UV) untuk memperlihatkan pancaran dan penyerapan dan pengukuran emisi pembakaran.Penelitian ini dilakukan pada tiga sistem diesel yang dilengkapi dengan CR injeksi sistem: a. 1,9 liter, 4 silinder, 16 katup, directinjection mesin diesel dilengkapi dengan DPF katalis (Dikenal sebagai CSF, katalis Karbon Filter),
27
Embed
Terjemahan analysis on common rail diesel engine combustion process
Terjemahan analysis on common rail diesel engine combustion process
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Analisa pada Proses Pembakaran Mesin Diesel
Common Rail dengan Diagnosa Optik
S.S. Merola and B.M. Vaglieco
Istituto Motori-CNR , Napoli -Italy
ABSTRACT
Tulisan ini membahas sejumlah penyelidikan baru-baru ini di mesin mobil penumpang diesel common
rail dengan menggunakan contoh dari investigasi penelitian yang relevan yang telah dilakukan atau saat
ini dalam proses pada Dinamika Fluida (Fluid-Dynamic), Pembakaran (Combustion) dan Sel Minyak
(Fuel Cell) untuk Divisi Propulsi di Istituto Motori dengan menggunakan teknik diagnostik optik.
Makalah ini membahas diesel pembakaran mendasar proses dalam hal aliran di silinder, injeksian,
pembakaran dan emisi. Penekanan ditempatkan pada sistem pembakaran dan teknik spektroskopi yang
mampu menganalisa proses yang mengontrol emisi mesin dan konsumsi bahan bakar.
Kata kunci: mesin diesel, common rail, diagnosa optik, proses pembakaran.
PENDAHULUAN
Seperti yang diperkirakan di masa lalu, penetrasi mesin diesel telah mencapai
lebih dari 40% dari pasar mobil penumpang di Eropa dan diperkirakan akan terus
naika di tahun-tahun berikutnya menjadi sekitar 50%. Sukses besar ini karena pada
akhir tahun 90 an tersedia terobosan teknologi untuk sistem pengiriman bahan bakar,
seperti common rail (CR) dan unit injector, yang telah menyebabkan meningkatkan
potensi mesin diesel langsung dalam hal keekonomian bahan bakar dan perasaan
kepuasan atas kontrol emisi yang unggul, kebisingan getaran dan kekerasan yang
berkurang, dan pemecahan masalah atas beberapa titik lemah. [1, 2, 3]
Namun, tantangan mesin diesel berlanjut di masa yang akan datang dengan
langkah pemenuhan regulasi pada emisi gas buang. Oleh karena itu semangat
penelitian baru yang diminta baik industri dan laboratorium penelitian untuk
mempelajari proses mendasar yang terlibat dalam mesin diesel untuk menentukan
kecenderungan teknis dan scenario strategis untuk mencapai tingkat emisi nol.[4]
Unjuk kerja dan emisi mesin diesel modern ditingkatkan dengan elektronik kontrol
bertekanan tinggi Common rail (CR) sistem. Saat ini banyak strategi injeksi yang
telah membantu untuk meningkatkan kualitas pembakaran dan mengurangi carbon
yang terbentuk selama tahap pertama dan merangsang oksidasi carbon di tahap
terakhir pembakaran dengan injeksi secara bergelombang.[5, 6, 7]
Untuk target ini, studi fisik dan kimia proses yang terlibat dalam mesin diesel
CR diperlukan secara dasar dan percobaan lanjutan. Karena kesulitan dalam
pembelajaran proses fisik dan kimia keterlibatan teknik diagnostik optik sangat
berguna. Pada tahun-tahun terakhir ini, ketersediaan mesin transparan, sebanding
dengan produksi mesin, telah memberikan informasi berharga tentang distribusi bahan
bakar dan penguapan spray, pengapian otomatis,, distribusi spasial kunci sementara
spesi, dan, akhirnya, pembentukan polutan. [8,9]
Dalam tulisan ini, proses CR Diesel dari injeksi bahan bakar sampai tahap
pembuangan dianalisis dengan menggabungkan perhitungan optik. Dengan
berdasarkan pada pencitraan 2D digital dan teknik spektroskopi seperti Ultraviolet
(UV) untuk memperlihatkan pancaran dan penyerapan dan pengukuran emisi
pembakaran.Penelitian ini dilakukan pada tiga sistem diesel yang dilengkapi dengan
CR injeksi sistem:
a. 1,9 liter, 4 silinder, 16 katup, directinjection mesin diesel dilengkapi dengan
DPF katalis (Dikenal sebagai CSF, katalis Karbon Filter),
2
b. Sebuah optik di dilengkapi dengan multi-kepala silinder dan multi sistem
injeksi,
c. Sistem diesel yang dikembangkan "Ad hoc" dengan memodifikasi mesin yang
nyata dalam rangka mewujudkan sebuah ruang yang bisa diakses eksternal
dilengkapi dengan sebuah lubang tunggal injektor terletak di pusat di bagian
atas eksternal ruang.
Semua sistem mesin diesel dilengkapi dengan program elektronik kontrol common
rail sistem untuk mengatur pulsa injeksi dan waktu Dwell.
STUDI PEMBAKARAN DIESEL DENGAN DIAGNISTIK OPTIK
Optik selalu memainkan peran penting dalam pengukuran dan untuk
memahami proses yang terlibat dalam mesin pembakaran internal selama tiga puluh
tahun. Secara khusus, pembakaran pembakaran diesel terjadi dalam dua-tahap, proses
pencampuran yang dikendalikan secara turbulen yang termasuk fenomena skala
waktu pendek seperti turbulensi produksi dan disipasi, injeksi break-up dan
penguapan, dan pembentukan polutan.[10] Sangat tepat untuk membuat penelitian
dengan teknik diagnostik optik yang tidak mengganggu dan memiliki tinggi resolusi
temporal dan spasial.
Persiapan yang dilakukan: lampu latar dan Schlieren sinematografi yang
diterapkan untuk mempelajari penyemprotan otomatis, penetrasi bahan bakar dan
fenomena penguapan [8]. Kemudian laser sumber dan deteksi baru sistem telah
diizinkan untuk mengatur lembaran laser baru 2-D diagnostik pencitraan [11].
Distribusi spasial uap cair dan bahan bakar dibuat di dalam sistem diesel optik diakses
baik dengan menggunakan laser Rayleigh simultan induksi dan Mie-pancaran dan
teknik pencitraan EXCIPLEX, didasarkan pada sistem fluoresensi [8, 11]. Sebuah
teknik berbeda, berdasarkan prinsip penyerapan laser sinar ultraviolet oleh uap bahan
bakar dan menyebarkan sinar laser terlihat oleh bahan bakar, tampaknya memberikan
hasil yang baik karena mengukur secara serentak konsentrasi uap dan cairan injeksi
yang menguap diesel [12, 13]. Menjadi teknik penyerapan, kelemahan tersebut adalah
integrasi di seluruh lebar spray.
Analisis Eksperimental langkah pengapian menengah dan terjadinya
pembakaran karbon adalah umumnya terbatas pada pengukuran penundaan pengapian
dan kecepatan tinggi fotografi, penambahan bahan bakar dengan tembaga untuk
membuat emisi lebih bercahaya sebelum pembentukan karbon terjadi [8]. Teknik ini
kurang waktu penyelesaian dan telah diatasi sebagiannya oleh pencitraan
chemiluminescence alam dengan dikalibrasi menggunakan intensif kamera video. [14,
15, 16] Luminositas pencitraan dan planar simultan pencitraan laser-induced lampu
pijar dan elastis pancaran telah memberikan kontribusi untuk mendeteksi terjadinya
karbon selama kurun waktu di mana partikel padat terbentuk dari molekul-molekul
bahan bakar. [15, 16, 17, 18]
Cahaya kepunahan, Rayleigh dan Mie pancaran, laser induksi lampu pijar
(LII) dan laser induced fluoresensi (YLI) telah memungkinkan untuk mengikuti
pembentukan karbondan proses oksidasi dalam hal karbon ukuran dan densitas
partikel nomor, suhu dan beberapa spesies konsentrasi. [14-18] Baru-baru ini,
simultan multi-panjang gelombang pancaran kepunahan dan penyerapan pengukuran,
dari UV untuk terlihat telah menunjukkan kepekaan yang cukup untuk menghasilkan
berguna informasi tentang ukuran, morfologi karakterisasi dan partikulat alam dan
NO dalam silinder dan knalpot dicairkan. [8, 19, 20, 21]
3
PENJELASAN PENELITIAN
MESIN
A. Optical mesin diesel silinder tunggal
Mesin akses optik yang digunakan selama percobaan adalah silinder tunggal,
injeksi langsung, dan empat-stroke mesin diesel, dengan kepala produksi multi-katup
dari JTD 1,9 liter. Mesin ini memiliki lubang sebesar 85 mm dan stroke 92 mm.
Kompresor udara disediakan untuk udara bertekanan yang dikontrol kelembapannya,
sangat disaring dan dipanaskan. Kepala memiliki empat katup per silinder yang
dilengkapi dengan tappets hidrolik dan digerakkan oleh overhead camshaft ganda.
Sebuah rotasi gerak udara, masuk dalam silinder, diperoleh melalui pelabuhan asupan
dengan bentuk heliks.
(a)
(b)
Gambar 1. Optical tata letak mesin diakses dengan (a) foto kepala mesin dan (b)
sketsa rinci mahkota baja.
4
Kepala produksi dirancang untuk mesin 4-cylinder sehingga hal itu perlu
mengubah kepala untuk penelitian mesin single silinder. Juga berpendingin air
pressure transducer piezoelektrik ditetapkan di kursi plug cahaya. Khusus
memperhatikan air-pendingin dan minyak pelumas melakukan. Desain mesin klasik
dengan memperpanjang piston dengan jendela piston mahkota (diameter dari 34mm).
Sebuah mahkota baja ditempatkan antara kepala silinder dan silinder blok. Di dalam
ini, cairan dipanaskan mengalir di Untuk menjaga suhu yang homogen untuk tiga
berbeda blok. Tiga jendela (diameter 15,8 mm) yang dibuat pada mahkota baja untuk
menyediakan ortogonal dan longitudinal optik akses.
Tipe mesin silinder tunggal 4-stroke
Bore 8,5 cm
Stroke / Langkah 9.2 cm
Volume 522 cm³
Volume Ruang bakar 21 cm³
Perbandingan Kompresi 17.7:1
Tabel 1. Optical Single Cylinder Engine spesifikasi
Jendela mahkota piston memberikan pandangan penuh dari pembakaran
mangkuk. Di dalam piston diperpanjang, itu mungkin untuk mengatur tepat 45 ° UV-
visible cermin yang diizinkan untuk menyelidiki pembakaran proses. Mangkuk
pembakaran memiliki bentuk toroida. Tabel 1 memberikan laporan spesifikasi akses-
optik mesin. Rincian lebih lanjut dan spesifikasi pada mesin adalah disebutkan dalam
[15, 16]. Injector itu terletak di pusat dan memiliki sama sumbu silinder, dilengkapi
dengan panduan tunggal microsac nozzle, dengan 6-lubang (diameter 0.145 mm).
Sudut nominal sumbu bahan bakar jet adalah 16 ° ke bawah dari horisontal dan aliran
diperingkat berhubungan untuk 400 cm3/30 s @ 100 bar [22].
B. Sistem Ruang Diesel Eksternal
Sebuah silinder tunggal, pendingin udara, naturally aspirated, fourstroke mesin
diesel memiliki perpindahan 750 cm3 , dimodifikasi untuk menyediakan ruang bakar
eksternal pada kepala silinder yang terhubung ke ruang utama dengan saluran
tangensial (Gambar 2). Dalam rangka untuk memiliki yang cocok rasio kompresi dan
mendapatkan eksternal dapat diakses ruang bakar, piston standar, memiliki mangkuk
toroidal, diganti dengan yang datar. Rasio kompresi 22.3:1 ditetapkan untuk
mengkompensasi kerugian panas meningkat karena ruang eksternal. Sebuah panduan
tunggal KS nosel tunggal microsac-lubang (Diameter 0.145 mm) terletak pusat di atas
ruang eksternal. aliran diperingkat berhubungan untuk 67 cm3/30 s @ 100 bar [22].
5
Gambar 2. Pandangan depan dan samping mesin 1) injector dan 2) tampilan lateral.
Ruang eksternal memiliki piston mangkuk-sama volume sebagai mesin
dimodifikasi (21,3 cm3) dan memiliki silinder geometri (radius = 15 mm dan tinggi =