˘ ˇ ˆ - gtisoft.com · sandvik_common-rail author: brian created date: 11/20/2007 9:09:55 am

22
!" #$ # %&&’( ) *"+($ , $ - . $ ! )!#

Upload: phamdung

Post on 27-Oct-2018

213 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

����������� ��������� ����������������������������������

������������������ ����

���������������� ������� � ��� ���� ������� �����

������ �������������� ���� ���� �!����" ������#��$� ��� ����#�

%&&'�(����� �) *�"+ (��� $�� ��,�� �$�����-�.� �$����!���� ��)�!� #

2

������

�+ �������� ���-��!���$� ����

���!������ �!��������!������$� ����

������������

�/����������������$������

����!��������#

��� ������ ��0��������

3

�����������������������������

�1�!� ���� �!��� ��������� �� ����������� �� ����$�!� ��

�2�3�$������ ��!����

�2�3���������� ��������������!����� �

�2�3� ������!����� �

���������4

�+!������$����� 5�����

����!�6���!�7�����$�$����� �����$��!����$$���� ����!-�����

4

�����������������������������

���� ����������������$��������������/��#���!��1������� ��$���������� ����� �� ��$����� 5�����

�+ 5����� ���������������89&&�-� � ��!��

�.������������ $���������$����!���� �

����������� 5����� � �����-���$����!-����� ��� ���

�+ ���������������������:�:�������� ���!�� � ��

�2����������6�������!������������ ������# �!����#���!

5

�����������������������������

Pressure supply

Injector

Connection pipes rail - injector

Rail ports

1 2 3 4 5

6

�����������������������������

���� ����������������$��������������/��#���!��

ρα p

AQ∆⋅⋅⋅= 2

Simplified mathematical description of the flow through an injector:

1 2 3 4 5 6 7 8 9x 10-3

1250

1300

1350

1400

1450

1500

1550

1600

1650

1700

1750

Pre

ssur

e [b

ar]

Time [s]

Measured pressure history at injector inlet

First injection Start subsequent injections

7

�����������������������������

�; ��#�����$������#��������������< ��������$� ���� �(!��������������� �� 5����� ����!���� ���� � ���� 5� �����!����������������������$�������� ����� ����*� 5�������!���������� �������

� ���� �!-���$���!-� ���� �=�8&9&�7���!� ���������������8,&��� $������� ��

GT-Fuel, ISO 4113 oilFluid

310.5Temperature [K]

1.6, 2.0, 2.4, 2.8, 3.2Connection pipe diameter dp [mm]

100, 200, 300, 400, 500, 600Connection pipe length lp [mm]

400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000(only single injection)

Injection duration tinj [µµµµs]

500, 750, 1000, 1250, 1500Injection pressure pset [bar]

8

���������� �������!

�����=�) *.������>:%�)�!!�� ��� ���������+ �:��.�����7���������!��� �������

��������������!������?����*��������@����� �

��������@����� �$����@����ρ A�$��� �����A�$��� ���/�����3����

�/�����-��#��# �!���

�=boundaries

mflxdtdm

( ) ( )dx

CDdx

CAuu

umflxAdp

dtmflxd pf

boundaries��

���

� +⋅⋅⋅⋅⋅

−⋅+⋅=

� 42

ρ

( ) ( ) ( )� −⋅⋅−⋅+=⋅boundaries

wfS TTAhHmflxdtdV

pdt

emd

Continuity:

Momentum:

Energy:

9

���������� �������!

10

���������� �������!

11

����������"�������!

�B1�� ��#�����$�� 5����������������� � ��� ����!������

�����-�����C�

�8,&D !����

12

�����������#�����������

� ���������� ������� 5������ ���

�+ 5����� �����!��� �!����������!�����!� �

13

��������������������

���� �$������$������� ��#������������ �������������#����� 5������ ���

��������������������������

�.�@�� �#��$�����������

�1���#��$�����������

14

0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

volume connection rail port to injector inlet [mm3]

pres

sure

[bar

]

pmax vs. connection line characteristicstinj = 1000 [µs]

pset = 500 bar

pset = 1000 bar

pset = 1500 bar

��������$��%&�'����(

�dp� � p_max��lp� � p_max��Non-linear relation

between geometry and p_max

�pset� � p_max��Impact diminishes

for lp� and dp�

dp1.6

dp3.2

lp600

lp100

15

0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

50

100

150

200

250

300

350

400

volume connection rail port to injector inlet [mm3]

pres

sure

[bar

]

|pmin,1| vs. connection line characteristicspset = 1250 [bar]

tinj = 400 µs

tinj = 500 µs

tinj = 600 µs

tinj = 800 µs

tinj = 1000 µs

��������$���) &�'����(

�p_min,1 tends to be independent of tinj

�For tinj < 600 ms, p_min,1 shows dependency on tinj, if lp�, dp�

dp1.6

dp3.2

lp600

lp100

16

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000300

400

500

600

700

800

900

1000

volume connection rail port to injector inlet [mm3]

frequ

ency

[Hz]

fmain vs. connection line characteristics

pset = 500 bar

pset = 750 bar

pset = 1000 bar

pset = 1250 bar

pset = 1500 bar

����������*���� ��� ���

�f is not f(tinj)�pset�, lp�, dp� � f��Impact of pset is

smaller for lp��Impact of dp is

reduced for lp��Non-linear relation

between lp, dp and f�Relative variation

of f is not f(lp, dp , pset)

dp1.6

dp3.2

lp600

lp100

17

����������� �������������������

�Curve fitting by Matlab®

optimization toolbox�Comparison of

peak-to-peak variation

�Minor impact of tinj on oscillation decaytrend: tinj� � (osc. decay)�

�pset� � (osc. decay)��dp� � (osc. decay)��Impact of lp on oscillation decay

varies as a function of dp

�Overall differences are relatively small

18400 500 600 700 800 900 10000

5

10

15

20

25

30

35

40

injection time [µs]

mas

s / i

njec

tion

[mg]

Connection - length: 478.5 mm, diameter: 2.4 mm

pset = 500 bar

pset = 750 bar

pset = 1000 bar

pset = 1250 bar

pset = 1500 bar

�������������������

�pset� � (m/inj)��(m/inj) =

f(needle lift � pset)�Slope d(m/inj)/d(tinj)

is split in before/after full lift

Full needle lift

19

0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

5

10

15

20

25

30

35

40

fluid volume; connection rail port to injector inlet [mm3]

mas

s / i

njec

tion

[mg]

Injected mass vs. connection line characteristicspset = 1250 [bar]

tinj = 400 µs

tinj = 500 µs

tinj = 600 µs

tinj = 700 µs

tinj = 800 µs

tinj = 900 µs

tinj = 1000 µs

�������������������

�pset� � (m/inj)��(m/inj) =

f(needle lift � pset)�tinj�: lp� � (m/inj)�,

particularly for dp�

�tinj�: dp� � (m/inj)�, particularly for lp�

�tinj� � (m/inj)��Impact of geometry

on (m/inj) diminishes for tinj�

20

����������+�����,

����� ��/��#���!��#���!������3�!�7�!�!�$��7�-����#������ ������!-����� �������

��/������ ��� ������� �������� �3����!�����+ �������������������� ���!�� � ��

�1# �!����#���!������� �������3����� 5����� �������

�1�!� ��� ���$��� ��-��3�� ������ ��� 5������ ��� 5����� ����!������$$���=���������� ��� ������� 5������ ������:�:��!��������������#��� ��$�@�� �#��$���������������

�;!�� ���$�� 5������!���

21

����������+�����,

�.������ ��#�����������+ 5������������������

Phenomena driven by particular geometry features

����������� 5����� =�������#��������$��������!� ��

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50

5

10

15

20

25

mas

s [m

g]

Double injection: tinj,1 = tinj,2 = 600 µscomparison: minj,1 vs. minj,2

dwell time [ms]

simulationmeasurement

�;��� ����� ��$����������� �

����:

Line: 1st injection

Mark: 2nd injection

Pressure:

pset = 1000 bar

Geometry:

lp = 400 mm

dp = 2.4 mm

22

����������

mass/injection

osc_decay

osc_frequency

p_min,2

p_min,1

p_max

not a function���

(�)�-�

��(�)(�)

(�)���

not a function���

(�)���

tinj�pset�lp�dp�

( ) only small or marginal correlation- dependency affected by other parameters

��� ���*� 5����� ���� ����� ��� �����!��#