ОСОБЛИВОСТІ АНАЛІТИЧНОЇ СИНХРОНІЗАЦІЇ ДАНИХ МОНІТОРИНГУ РОБОЧОГО ПРОЦЕСУ ТРАНСПОРТНИХ ДИЗЕЛІВ В УМОВАХ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.20998/0419-8719.2020.1.02

Ключевые слова:

транспортний дизель, верхня мертва точка, моніторинг робочого процесу, індикаторна потужність, коефіцієнт енергоефективності суден, аналітична синхронізація

Аннотация

У статті розглянуті методи визначення верхньої мертвої точки, які ґрунтуються на аналізі індикаторних діаграм суднового двигуна. Показано переваги та недоліки різних методів. Діагностика суднових двигунів під час експлуатації та вибір оптимальних режимів експлуатації базується на аналізі індикаторних діаграм, фаз газорозподілу, а також характеристики подачі палива. В результаті аналізу індикаторних діаграм розраховується індикаторна потужність двигуна, яка в подальшому використовується в управлінні режимами експлуатації двигунів, в розрахунках питомих показників, а також в розрахунках коефіцієнтів енергоефективності морських суден за рекомендаціями IMO. Розглянуто вплив точності визначення положення верхньої мертвої точки на розрахунок середнього індикаторного тиску і індикаторної потужності. Рішення задачі синхронізації даних моніторингу робочого процесу за допомогою апаратних датчиків неприйнятне у зв’язку зі складністю, а часом і неможливістю установки апаратних датчиків положення верхньої мертвої точки поршня додатково до штатних датчиків. Також це призводить до ускладнення схеми вимірювань в поєднанні із високою похибкою, яка залежить від навантажувального режиму. Крім того, встановлення апаратних датчиків потребує часу та пов’язано з організаційними проблемами, бо тоді необхідним є тимчасове виведення двигуна з експлуатації. Вказані проблеми відсутні у разі аналітичної синхронізації даних. Показано, що існуючі методи аналітичної синхронізації недостатньо ефективні стосовно до умов експлуатації транспортних двигунів. В основному це пов'язано зі складністю формулювання критеріїв синхронізації або їх недостатньою точністю внаслідок впливу шумів у вихідних даних. Авторами заявлено метод визначення верхньої мертвої точки, який базується на рішенні рівняння рівності нулю першої похідної від тиску, що забезпечує необхідну точність розрахунку середнього індикаторного тиску і індикаторної потужності двигуна під час експлуатації. Показано, що метод може бути застосований в системах моніторингу робочого процесу суднових двигунів як альтернатива апаратним методам визначення верхньої мертвої точки.

Библиографические ссылки

Heywood. Internal combustion engine fundamentals / Heywood, B. John. – New York: McGraw-Hill, 1988. – 930 p.

Neumann S. High temperature pressure sensor based on thin film strain gauges on stainless steel for continuous cylinder pressure control / S. Neumann // CIMAC Congress. – Hamburg: Digest, 2001. – P. 1–12.

Neumann S. Marine diesels working cycle monitoring on the base of IMES GmbH pressure sensors data / S. Neumann, R. Varbanets, O. Kyrylash та ін. // Diagnostyka. – 2019. – № 20(2). – P. 19–26. DOI: https://doi.org/10.29354/diag/104516.

Варбанец Р. А. Диагностический контроль рабочего процесса судовых дизелей в эксплуатации : дис. докт. техн. наук : 05.05.03 / Варбанец Роман Анатольевич – Одесса: Одес. национ. морск. акад., 2010. – 314 с.

Varbanets R. Analyse of marine diesel engine performance / R. Varbanets, A. Karianskiy // Journal of Polish CIMAC. Energetic Aspects. – Gdansk: Faculty of Ocean Engineering and Ship Tech: Gdansk University of Technology, 2012. – P. 269–275.

Varbanets R. Improvement of Diagnosing Methods of the Diesel Engine Functioning under Operating Conditions / R. Varbanets, S. Karianskyi, S. Rudenko, I. Gritsuk et al. // SAE Technical Paper. – 2017. –12 р. DOI: https://doi.org/10.4271/2017-01-2218.

Resolution MEPC.282(70). 2016 Guidelines for the development of a ship energy efficiency management plan (SEEMP). International Maritime Organization (IMO) [Електронний ресурс]. – 2016. – Режим доступу до ресурсу: http://www.imo.org/en/KnowledgeCentre/IndexofIMOResolutions/Marine-Environment-Protection-Committee-(MEPC)/Documents/MEPC.282(70).pdf (дата звернення: 28.02.2019)

IMES cylinder pressure sensors: веб-сайт. URL: https://www.imes.de (дата звернення: 16.12.2019).

Pressure and TDC sensors from Kistler: веб-сайт. URL: https://www.kistler.com (дата звернення: 04.11.2019).

AVL OT-sensor 428: веб-сайт. URL: https://www.avl.com (дата звернення: 07.09.2019).

Ding Y. Cylinder process simulation with heat release analysis in diesel engine / Y. Ding, D. Stapersma, H. Grimmelius // 2009 Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference. – Wuhan, 2009. – P. 1–4. DOI: 10.1109/APPEEC.2009.4918248.

Tazerout . M. TDC Determination in IC Engines Based on the Thermodynamic Analysis of the Temperature-Entropy Diagram / M. Tazerout ., O. Le Corre, S. Rousseau. // SAE Technical Paper 1999-01-1489. – 1999. – 11 p.

Staś M. An Universally Applicable Thermodynamic Method for T.D.C. Determination / M. Staś. // SAE Technical Paper 2000-01-0561. – 2000. – 9 p. DOI: https://doi.org/10.4271/2000-01-0561.

Polanowski S. Determination of location of Top Dead Centre and compression ratio value on the basis of ship engine indicator diagram / S. Polanowski // Polish Maritime Research. – 2008. – Vol. 15. – № 2(56). – P. 59–64. DOI: https://doi.org/10.2478/v10012-007-0065-2.

Per Tunestаl. Model Based TDC Offset Estimation from Motored Cylinder Pressure Data / Per Tunestаl // Proceedings of the 2009 IFAC Workshop on Engine and Powertrain Control, Simulation and Modeling IFP, Rueil-Malmaison. – France, 2009. – P. 241–247. DOI: https://doi.org/10.3182/20091130-3-FR-4008.00032.

Nilsson Y. Determining TDC Position Using Symmetry and Other Methods / Y. Nilsson, L. Eriksson // SAE Technical Paper 2004-01-1458. – 2004. – 13 p. DOI: https://doi.org/10.4271/2004-01-1458.

Pipitone E. Determination of TDC in internal combustion engines by a newly developed thermodynamic approach / E. Pipitone, A. Beccari. // Applied Thermal Engineering. Elsevier. – 2010. – №30(15). – P. 1914–1926. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2010.04.012.

Lemag PreMet XL, C Cylinder Pressure Indicator: веб-сайт. URL: http://www.lemag.de/.

Powell M. An efficient method for finding the minimum of a function of several variables without calculating derivatives / M. J. D. Powell // The Computer Journal. 1964. – Vol. 7. – Is. 2. – P. 155–162. DOI: https://doi.org/10.1093/comjnl/7.2.155.

Tazerout M. Compression Ratio and TDC calibrations using Temperature - Entropy Diagram / M. Tazerout, O. Le Corre, P. Stouffs. // SAE Technical Paper 1999-01-3509. – 1999. – 11 p. DOI: https://doi.org/10.4271/1999-01-3509.

Yeryganov O. Features of the fastest pressure growth point during compression stroke / O. Yeryganov, R. Varbanets. // Diagnostyka. – 2018. – №19(2). – P. 71–76. DOI: https://doi.org/10.29354/diag/89729.

Опубликован

2020-08-31

Выпуск

Раздел

РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ ДВС