Porównanie różnych strategii wtrysku

Plan badawczy uwzględniał wiele punktów badawczych pozwalając na porównanie para-metrów rozpylenia jednakowych sumarycznych dawek paliwa wtryskiwanych różnymi spo-sobami. Porównano parametry zbliżonych dawek wynoszących odpowiednio q ≈ 40 mg, q ≈

≈ 50 mg oraz q ≈ 60 mg. W pierwszych dwóch analizach porównano wtrysk pojedynczy z podwójnym. Dla największej dawki porównano strategię podwójnego wtrysku z potrójnym – wtryskiem sekwencyjnym. Tak jak wcześniej zwrócono uwagę na rozwój obszaru wypeł-nionego paliwem oraz szybkość rozwoju tego obszaru.

W pierwszej analizie porównawczej wykorzystano wyniki badań przeprowadzonych dla wtrysku pojedynczego oraz podwójnego. Na rysunku 5.13 przedstawiono obszar wypełniony paliwem (linia ciągła) oraz szybkość jego zmiany (linia przerywana). Dla wszystkich punk-tów zastosowano jednakowe ciśnienie wtrysku wynoszące Pwtr = 20 MPa, przeciwciśnienie wynoszące Pb = 1,5 MPa oraz dawkę paliwa wynoszącą q ≈ 39 mg. Dla wtrysku pojedyncze-go zastosowano czas otwarcia wtryskiwacza wynoszący twtr = 0,6 ms, który przedstawiono liniami koloru czarnego. Dla strategii wtrysku podwójnego zastosowano czas otwarcia wtry-skiwacza t_wtr = 0,3 ms dla każdego z wtryskiwaczy. Wtrysk następował jednocześnie (kolor niebieski) oraz z przesunięciem jednej z dawek o t_op = 0,5 ms (kolor czerwony). Obszar wy-pełniony paliwem dla pojedynczej dawki oraz dwóch wtryskiwanych z odstępem czasowym jednej z nich przebiega jednakowo do czasu t ≈ 0,6 ms. Następnie zauważalny jest znaczny wzrost obszaru spowodowany wtryskiem drugiej dawki z osobnego wtryskiwacza. Rozwój wtryskiwanego paliwa występuje z dwóch osobnych wtryskiwaczy, dlatego zauważalny jest znaczny wzrost obszaru. Po 4 ms uzyskano 13% większy obszar wypełnionego paliwem przy wtrysku dwóch dawek z przesunięciem czasowym oraz o ok. 18% większy obszar dla wtry-sku jednoczesnego w stosunku do wtrywtry-sku jednoczęściowego. Podczas wtrywtry-sku jednoczesne-go rozwój obszaru rozpylanejednoczesne-go paliwa jest znacznie większy w początkowej fazie wtrysku.

0

5. Badania bezpośredniego wtrysku paliwa w układzie dwóch wtryskiwaczy 45

Po czasie t = 0,5 ms obszar ten jest o około 43% większy w stosunku do pozostałych strategii.

Z powyższej analizy wynika, że bez względu na czasy opóźnienia wtrysku sekwencyjnego uzyskiwane są większe obszary objęte paliwem w stosunku do wtrysku pojedynczego.

Rys. 5.13. Analiza porównawcza wtrysku pojedynczego i podwójnego o sumarycznej dawce paliwa wynoszącej q ≈ 39 mg

W kolejnym porównaniu zestawiono strategie wtrysku w których sumaryczna dawka pali-wa wyniosła q ≈ 49,5 mg. Wyniki badań przedstawiono na rysunku 5.14. Zastosopali-wano takie samo ciśnienie wtrysku wynoszące Pwtr = 20 MPa oraz przeciwciśnienie wynoszące Pb = 1,5 MPa. Dla wtrysku pojedynczego zastosowano czas otwarcia wtryskiwacza wynoszący twtr =

= 0,8 ms oznaczonego na wykresie kolorem czarnym. Dla wtrysku podwójnego zastosowano czasy wtrysku twtr = 0,3 ms oraz twtr = 0,4 ms. Wtrysk równoczesny oznaczono kolorem zielo-nym, sekwencje z opóźnieniem czasu otwarcia wtryskiwacza twtr = 0,3 ms kolorem czerwo-nym, a sekwencję z opóźnieniem wtrysku z czasem otwarcia wtryskiwacza t_wtr = 0,4 ms ozna-czono kolorem niebieskim. Dla początkowej fazy wtrysku obszar wypełniony paliwem (linia ciągła) zmienia się w podobny sposób dla wszystkich strategii, w których nie występuje wtrysk jednoczesny. Po czasie t ≈ 0,6 ms zauważalny jest nagły wzrost prędkości rozwoju obszaru dla obu strategii z opóźnionym wtryskiem drugiej dawki. Istnieje więc możliwość kształtowania procesu rozpylenia paliwa podczas wtrysku określonej dawki paliwa.

Rys. 5.14. Analiza porównawcza wtrysku pojedynczego i podwójnego o sumarycznej dawce paliwa wynoszącej q ≈ 50 mg

Podczas wtrysku jednoczesnego z dwóch wtryskiwaczy – tak jak poprzednio – obszar wy-pełniony paliwem jest większy niż przy wtrysku pojedynczym przez cały okres rozpylenia.

Obszar strugi [mm2 ] Obszar strugi [mm2 ]

5. Badania bezpośredniego wtrysku paliwa w układzie dwóch wtryskiwaczy 46

Wyniki badań są zgodne z poprzednimi wskazując na większy obszar wypełniony paliwem przy wtrysku dwóch dawek podczas całego okresu rozpylenia w stosunku do wtrysku poje-dynczego. Ze względu na zastosowanie większych dawek paliwa różnice są mniejsze. Obszar wypełniony paliwem po 4 ms od początku wtrysku jest o około 5,6% większy dla strategii z opóźnieniem wtrysku i około 9,7% większy dla strategii wtrysku jednoczesnego w stosunku do pojedynczego wtrysku. Dla zmiany obszaru (linia przerywana) zauważalny jest zbliżony przebieg w początkowej fazie wtrysku dla strategii w których nie występuje wtrysk jednocze-sny. Następnie zauważalny jest spadek zmiany obszaru. Dla wtrysku podwójnego z opóźnie-niem jednego z nich występuje wzrost zmiany obszaru w chwili początku drugiego wtrysku.

Podczas wtrysku jednoczesnego zmiana obszaru narasta bardziej gwałtownie osiągając mak-symalną wartość 61% większą w stosunku do wtrysku pojedynczego.

Ostatnie z porównań dotyczy wtrysku jednoczesnego oraz sekwencyjnego. Na rysunku 5.15 przedstawiono obszar wypełniony paliwem (linia ciągła) oraz jego zmianę (linia przery-wana). Kolorem czarnym przedstawiono wtrysk jednoczesny, kolorem niebieskim wtrysk sekwencyjny z opóźnieniem t = 0,5 ms, a kolorem czerwonym wtrysk sekwencyjny z opóź-nieniem t = 1,0 ms. Dla wtrysku sekwencyjnego zauważalny jest znacznie mniejszy obszar wypełniony paliwem w początkowej fazie wtrysku niż dla wtrysku jednoczesnego. Po czasie t = 0,5 ms uzyskano ponad dwukrotnie większy obszar wypełniony paliwem podczas wtrysku jednoczesnego w stosunku do wtrysku sekwencyjnego. Zauważalny jest także szybszy rozwój obszaru wypełnionego paliwem dla sekwencyjnych dawek od chwili otwarcia drugiego wtry-skiwacza po czasie t = 0,5 ms oraz t = 1,0 ms.

Rys. 5.15. Porównanie wtrysku wieloczęściowego o sumarycznej dawce paliwa wynoszącej q ≈ 60 mg

Zastosowanie wtrysku jednoczesnego powoduje uzyskanie większego obszaru wypełnio-nego paliwem aż do czasu t = 3,75 ms. Po tym czasie uzyskano nieznacznie większy obszar dla wtrysku sekwencyjnego z czasem opóźnienia drugiej dawki t = 0,5 ms. Spowodowane jest to odparowaniem paliwa wtryskiwanego jednocześnie. Bez względu na zastosowaną strategię zauważalne jest osiągnięcie większego obszaru gdy paliwo wtryskiwane jest w krótszym cza-sie, co oznacza uzyskanie największego obszaru przez wtrysk jednoczesny. Także największą wartość zmiany obszaru wypełnionego paliwem uzyskano podczas wtrysku jednoczesnego.

Podczas wtrysku sekwencyjnego przy przesunięciu drugiej dawki o 1,0 ms następuje wzrost obszaru po czasie 1 ms. Jednak maksymalna zmiana obszaru wypełnionego paliwem podczas wtrysku sekwencyjnego jest o 64% (duża odległość między dawkami) i o 34% (mała odle-głość) mniejsza niż podczas wtrysku jednoczesnego.

0

5. Badania bezpośredniego wtrysku paliwa w układzie dwóch wtryskiwaczy 47