Conditiebewaking van dieselmotoren

Conditiebewaking

van dieselmotoren

Jurgen Bergman

Jan Fase

September 1991

TU Delft, Faculteit der Werktuigbouwkunde en Maritieme techniek

Vakgroep Werktuigkundige Installaties.

inn

VOORWOORD

Dit rapport bevat het vierdejaars cursuswerk van de vakgroep Werktuigkundige Installa-ties van de faculteit Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek van de Technische Universiteit Delft. Het onderzoek is uitgevoerd bij Stork Wartsilai Diesel te Zwolle, in

samenwerking met Logos in Den Haag en de Technische Universiteit Delft.

Het rapport is het werk geweest van twee personen. De hoofdstuklcen 2 t/m 4 kunnen aan

Jan Fase worden toegeschreven, de hoofdstukken 5 t/m 8 aan Jurgen Bergman. De

overige delen zijn in onderlinge samenwerking tot stand gekomen.

Gaarne willen wij onze dank betuigen aan Stork Wartsila Diesel voor het aanbieden en begeleiden van de opdracht. Met name willen wij noemen ir. G. Veenstra, ft. P. Boot en ing. J. Leeflang. Tevens willen wij alle medewerkers van de gelding Research bedanlcen voor hun meiiewerking. Dank gaat ook uit naar prof. ft. J. Klein Woud voor de

begelel-ding gegeven bij deze opdracht en de nuttige tips aangaande de verslaglegging.,

Jurgen Bergman

de Jan Fast

OPDRACHTOMSCHRIJVING.

De zie jaars opdracht welke uitgevoerd is bij Stork Wartsila Diesel te Zwolle luidt als

volgt :

De beschrijving van een te ontwikkelen diagnose systeem voor een 12 SW280

dieselmotor. Bij de uitvoering van de opdracht zouden de volgende

onderde-len kunnen worden onderscheiden.

- Orienterende literatuurstudie op het gebied van dieselmotondiagnose

systemen, alsmede de voorgestelde diagnosetechniek binnen het

project. Daarnaast zullen andere (eventuele aanvullende) diagnose

technieken beschouwd worden.

- Op basis van motorkennis, de bestudeerde literatuur en in overleg met deskundigen van SWD vaststellen welke storingen, biruien het

gaswis-selsysteem van de dieselmotor gedetecteerd zouden moeten worden.

Vaststellen welke meetsignalen en sensoren voor het diagnostiseren van genoemde storingen noodzakelijk zijn. Dit dient uiteraard

geba-seerd te zijn op de te verwachten symptomen bij de betreffende

storingen.

Een vooronderzoek uitvoeren hoe de noodzakelijke kwantitatieve storings/symptoom matrices met behulp van aanwezige kennis en

software bij SWD vastgesteld kan worden.

5

INHOUD

SAMENVATTING 1

SYM130LENLUST :4 0 II ENG

1.1 Expertsystemen ter bewaking van de motorcohditie 1.2 Opzet van het rapport

INVENTARISATIE STORINGEN 8 2.1 Inleiding '8 2.2 Storingslijst 8 2.2.1 ,Opzet 8 2.2.2 Overzicht motorstorihgen 10 2.3 Simuleerbare effecter' 13 2.3.1 Inleiding 13

2.3.2 Groepering naar simuleerbare effecten 13

2.3.3 Ovazicht simuleerbare effecten 21

PROCESVARIABFIFN EN SENSOREN 22

3.1 Inleicling 22

3.2 Procesvariabelen ter bewaking van de motorconditie 22

3.2.1 Overzicht procesvariabelen 27

3.3 13epaling van procesvariabelen 28

3.3.1 Drukmetingen 28

3.3.2 Temperatuurmetingen 33

3.3.3 Overige metingen 36

3.4 Cyclusprogramma en procesvariabelen 38

3.4.1 Juistheid en nauwkeurigheid cyclusprogramma 39

3.4.2 Cyclusprograrnma en uitvoer 39 3.4.3 Conclusie 40 EVALUATTE STOR1NGSDOMEIN 4.1 Inleiding 41 4.2 Storingsdomein algemeen 41 4.2.1 Algemene storingen 42

4.2.2 Drukvulgroep gebonden storingen 42

4.2.3 Cilinder gebonden storingen 43

4.3 Storingsdomein en vectoranalyse 43

4.3.1 Conclusie 46

COMPONENTBEWAKING VAN DE DEESELMOTOR 47

5.1 Inleiding 47

5.2 Algemene beschrijving van de methodiek 47

5.2.1 Modelleren van het deelsysteem, 47

5.2.2 In- en uitgangsvariabelen 47 5.2.3 Interne verbanden 48 1 3 3 5 5 7 41

70 5.2.4 Conditieparameter(s) 48 5.3 Toepassingsmogelijkheden 49 DE LUCHTKOELER 50 6.1 ModeBering 50 6.2 Warrnteoverdracht 51 6.2.1 In- en uitgangsvariabelen 51 6.2.2 Interne verbanden 52 6.2.2.1 De Kkl-waarde 53 6.2.2.2 Het koelerrendement Ek 55 6.2.2.3 Keuze tussen Kt' en Ek 56 6.2.3 Conditiepararneter 57 6.2.3.1 Actuele Kk'-waarde 58 6.2.3.2 Referentie Kk'-waarde 58 6.3 Stroming 60 6.3.1 In- en uitgangsvariabelen 60 6.3.2 Interne verbanden 61 6.3.3 Conditieparameter 62 6.3.3.1 Actuele i'k-waarde 62 6.3.3.2 Referentie ifk-waarde 62

6.4 Gevoeligheid van Kt' en Ilfk 63

DE DRUKVULGROEP 65 7.1 Bouwwijze 65 7.2 De compressor 65 7.2.1 ModeHering 65 7.2.2 In- en uitgangsvariabelen 66 7.2.3 Interne verbanden 68 7.2.4 Conditieparameters 69 7.2.4.1 Actuele n`.-waarde 69 7.2.4.2 Referentie n.-waarde 70 7.2.4.3 Actuele -waarde 70 7.2.4.4 Referentie -waarde P.1.

7.2.5 Effect van vervuiling op het isentropisch 71

rendement en de drukverhouding 7.3 De turbine 73 7.3.1 Modellering 73 7.3.3 In- en uitgangsvariabelen 73 7.3.3 Interne verbanden 74 7.3.4 Conditieparameters 77

7.3.4.1 Actuele j'-waarde

78 7.3.4.2 Referentie ng'-waarde 78 7.3.4.3 Actuele at-waarde 7.3.4.4 Referentie acwaarde 7S 78

'8[ HET LUCHTFILTER 180 8.1 ModeHering 80 8.2 In- en uitgangsvariabelen 80 8.3 Interne verbanden 80 8.4 Conditieparameter 81

8.4.1 Actuele trwaarde

81 8.4:2. Referentie ifli-waarde 9 CONCLUSIE 83 10 AANBEVELINGEN 85p LITERATUUR 87 BLTLAGEN Overncht motorstoringen II Verb randingsproces

HI Koelerlekkage en de invloed op de gaswisseling

IV Invloedsfactoren op warmteoverdrachtscoefficionten a1 en,4:14,

V Invloed van vervuiling op de wannteoverdacht

VI Verband tussen de k'-waarde en de warmteoverdrachtscoefficienten

al en a1, en de fiktieve wanntegeleidingscoefficient X' VII _{Algemene formulering van de k'-waarde}

VDT Invloedsfactoren op de weerstandscoefficient Ikk IX Algemene formulering van de Orwaarde

X In- en uitgangsvariabelen van de compressor

XI Formuleren van kentallen geschikt voor gebruik in

de compressorkarakteristiek XII Afleiding van de turbine kentallen XIII Afleiding van de flowcoefficient. a,

SAMENVATT1NG

Toename van de dieselmotorcomplexiteit en afname van de beschikbaarheid van motorspecifieke kennis aan boord van schepen hebben tot gevolg dat automatisering van het conditiebewakingssysteem wenselijk is. Toepassing van expertsysteemtech-nieken lijkt goede mogelijkheden te bieden. Een expertsysteem kan op basis van beschikbare kennis zelf diagnoses aangaande de motorconditie stellen. Hoewel de ialgemene structuur van expertsysternen vrijwel altijd gelijk is, is veelal onderscheid te maken op basis van de kennisrepresentatie en -verwerkingsmethodiek. De in het

systeem toegepaste kermis is globaal te verdelen in heuristische kennis,, gebaseerd op ervaring (shallow knowledge) en fysische kermis (modelkennis), gebaseerd op inzicht

in het fysisch functioneren van het proces (deep knowledge),

Marten het ICMOS-diesel project is gekozen voor de vectoranalyse als diagnoseme-thodiek wells& gebruik kan rnaken van zowel heuristische als fysische kennis. Daar-naast wordt ook studie verricht naar de mogelijkheden welke het bewaken van

componenten (componentbewaking) biedt. Het expertsysteem zal uiteindelijk

toegepast worden op een 12 SW280.,

Het werkingsgebied van een expe.rtsysteem in de vorm van een storingsdomein dient bekend te zijn alvorens met de ontwikkeling kan worden begonnen. Om tot een gefundeerde opbouw van het domein te komen wordt gestart met een inventarisatie van mogelijke motorstoringen. [lit een systematische benadering van de motor en zijn

subsystemen volgt een totaal aan 48 mogelijke motorstoringen. Niet alle

storingen zullen door het uiteindelijke .expertsysteem gedetecteerd kunnen worden. De inhoud en grootte van het storing sdomein wordt beperkt door een tweetal punten. Op de eerste plaats wordt het aantal te onderscheiden storingen begrensd door het aantal gemeten procesvariabelen. Op de tweede plaats is detectie van storingen alleen mogelijk indien het verband met de veroorzaakte symptomen bekend is. De moge-lijkheden van het cyclusprogramma, w baarmavoor een groot deel benodigde

verbanden verkregen moeten worden,

daarom ook de inhoud van het

domein. Door het onderkennen van simuleerbare effecten, d.w.z. storingseffecten welke m.b.v. het cyclusprogramma gesimuleerd kunnen worden, vindt een aanzien-lijke reductie van het domein plaats. Van 48 storingen wordt naar 19 storingseffecten

gegaan.

Het is van belang te weten wellce procesvariabe-len kunnen bijdragen aan de bewa-king van de motor, en welke van deze variabelen ook praktisch bruikbaar zijn. Mn de hand van diverse subsystemen die in de motor te onderscheiden zijn, wordt een goed overzicht van de bruikbare procesvariabelen verkregen. In totaal resulteren 15 procesvariabelen welke toegepast kunnen worden, het aantal opnemers zal echter hoger liggen clan een aantal componenten meerdere malen in de motor aanwezig zijn. Het cyclusprogramma moet bijdragen aan het verlaijgen van de verbanden tussen storingen en symptomen. Naast de nauwkeurigheid van het model verdient het kit dat ten 6 i.p.v. 12 cilinder motor gesimuleerd wordt de aandacht. Hiervoor zal

gecorrigeerd moeten worden.,

11

Er resulteert een storingsdomein dat bestaat uit zo'n 15 storingseffecten. Op basis van de procesvariabelen is onderscheid tussen de storingseffecten behorende bij luchtfilter/inL3atsysteem, luchtkoeler, afvoergassensysteem en drukvulgroep in hoge

mate moge1ijk. Door een tekort aan cilindergebonden metingen is onderscheid tussen

de cilindergebonden storingseffecten is met goed mogelijk. De vectoranalysemetho-diek ondervindt specifieke gevolgen van de beperking welke t.a.v. het domein gelden. Het aantal te onderscheiden storingseffecten is maxitnaal gelijk an het aantal bruikbare procesvariabelen. Doe1 is een geheel onafhankelijk storings-symptoom matrix te vormen. Omdat uitbreiding van het aantalprocesvariabe1en geen mogelijkheden biedt, moet deze onafhankelijkheid tot stand komen door het

schrap-pen of samenvoegen van storingseffecten. Indien een storing optreedt welke niet in het domein is opgenomen, reagent de methodiek met robuust. Een afbeelding zal

toch plaatsvinden waardoor de diagnose wordt vervuild.

Naast conditiebewakingsmethodieken waarbij de diesel motor als den geheel worth

I beschouwd biedt ook de componentbewaking mogelijkheden. Bij deze methode wordt

de diesel motor onderverdeeld in componenten waarvan afzonderlijk de conditie wordt bepaald. De conditie van een component wordt hierbij afgeleid op basis van .componentgebonden conditieparameters. Een conditieparameter geeft de verhouding 11 weer tussen een actuele procesparameter of uitgangsvariabele van de component en

een referentie waarde. Wanneer de conditieparameter ongelijk aan 1 is, is dit een indicatie voor het expertsysteem dat de desbetreffende component met naar behoren

functioneert.

ii

II

SYIVIBOLENLIJST

Symbolen

a

warmteoverdrachtscoefficient, "flow coefficient"

7 roetgehalte

dikte

dynamische viscositeit, rendement koelerrendement isentrope exponent X warmtegeleidingscoefficient verhoudingsgetal dichtheid stroom weerstandscoefficient

A doorstroom-, warmteoverdragend oppervlak

snelheid

conditieparameter, soortelijke warmte diameter verbrandingswaarde k' warmte-doorgangscoefficient 1 lengte massastroom Ma Mach toerental Nu Nusselt druk vermogen Pr Prandl warrntehoeveelheid

r, k

ruwheidshoogte gasconstante Re Reynolds tijd temperatuur schoepomtreksnelheid bedrijfsuren snelheid V volumestroom regelstangpositie A h _{enthalpie verschil} Ap drukval A T _{temperatuur verschil}

'bovenschriften

aanduiding voor absolute grootheid

aanduiding voor fiktieve grootheden, aanduiding voor de warmte-doorgangscoefficient vermenigvuldigd met

het warm te-doorlatend oppervlak

ondersc.hriften 'brandst.. fl ,dvg can eff ,

f

v. gem geom ht k. 1 I

It

max Eht, mot

otpri

nominal, na

omg omgeving opacity opac

schoon, isentropisch, entropie

turbine uit uitlaat uitl vuil, voor water brandstof compressor carter drukvulgroep eind effectief filter gas gemiddeld geometrisch hoge temperatuur in koeler lucht lage temperatuur massa mum -s

a

DILE

Moderne monitoringsystemen voor dieselmotoren zijn in staat om via isensoren actuele gegevens aangaande tie motorparameters toe te leveren aan de scheepswerk-tuigkundige. De feite-lijke interpretatie van de gegevens is daarbij geheel de taak van

dez,e persoon. Door de toenemende complexiteit van de systemen aan boord van schepen is dew interpretatie

niet eenvoudig. Parallel aan de toename van de

complexiteit is een afname van specifiek motorteclutische kennis bij het technisch

personeel waar te nemen. Dit als gevolg van het regelmatig wisselen van personeel. Bovengenoemde ontwikkelingen kunnen door een niet tijdige onderkenning van storingen een afname van de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van de motor tot

gevolg hebben.

In het licht van het voorgaande lijkt een verdere automatisefing van het dieselmotor conditiebewakingssysteem wenselijk. Het gebrek am kennis van het bedienend personeel kan hierdoor opgevangen worden. Naast het vergaren van informatie zal het systeem in staat moeten zijn om op basis van de gemeten waarden een

betrouw-bare indicatie

te geven omtrent de motorconditie. Het automatiseren van het

diagnoseproces is echter Met eenvoudig. Het toepassen van expertsystemen lijkt echter mogelijkheden in deze richting te bieden.

1.1 Expertsystemen ter bewaking van de motorconditie

Het ken merkende van een expertsysteem is dat het op basis van de kennis waarover het beschikt aanbevelingen, uitspraken kan doen en in het geval van conditiebewa-king zelf diagnoses kan stellen. Uiteindelijk worden eat aantal doelea nagestreefd

met de toepassing van een expertsysteem voor conditiebewalcing. Te weten

Toename van de betrouwbaarheid, beschikbaarheid en veiligheici van

de dieselmotor.,

Het lcunnen adviseren van de scheepswerktuigkundige over de pints, ernst en oorzaak van storingen en onregelmadgheden, de eigenlijke

diagnosestelling.

Ben verlaging van de enderhoudskosten.

Een afname van de behoefte aan menselijke 'expertise en iaanwezighad

Nan personeel.

Hoewel de uiteindelijke invulling van het expertsystemen op verschillende manieren

pints kan vinden, is de algemene opbouw veelal dezelfde. In figuur 1.1

is de

algemene structuur van een expertsysteem voor motorbewaking gekarakteriseerd.

KENNISBANK

I

- Expertkennis KENNISVERWERKINGS EENHEID

DATABASE

it

INVOER/UITVOER EENHEID

I

- sensoruitlezingen - naar operator

- handmatige input

De kennisbank, bent alle kennis, infonnatie die het systeent nodig

heeft om zijn taak naar behoren te kumien uitvoeren.

Kennisverwerkingsmodule, hier vindt de

feitelijke bewaking en diagnosestellimg van de motor plaats. Het total aan informatie kan met behulp van diverse technieken worden bewerkt waarmee 'een

diagnose kan worden gesteld.

3.. Invoer/uitvoer module, verzorgt de communicatie met de

bUitenwe-reld.

Database, hierin kunnen alle relevante gegevens opgeslagen worden

welke tijdens het functioneren van het systeem worden verkregen.

De invulling van de kennisbank en kennisverwerkingsmodule bepaalt in grote mate het karakter van een expertsysteem. De in het systeem toegepaste kennis is global te verdelen in een hveetal typen. Heuristische kermis, gebaseerd op ervaring (shallow knowledge) en fysische kennis (modelkennis), welke gebasePrd is op inzicht in het

fysisch functioneren van het proces (deep knowledge).

Een methodiek welke uitermate geschikt is om met heurisdsche kennis om te gaan is de regelgebaseerde aanpak. De rulebased e.xpertsystemen maken o.a. gebruik van

regels en relaties. Door middel van een redeneermechanisme toegepast op de regels en relaties is het systeem in staat een diagnose te stellen. Het gebruik van rulebased expertsystemen biedt goede mogelijkheden om tot een diagnostisch expertsysteem voor dieselbewaking te komen. Het gebruik van de methode heeft echter een aantal nadelen. Op de eerste plaats is het moeilijk een goede indicatie te geven van de ernst

van de storing. Op de tweede plats is het vrijwel onmogelijk om diagnoses te

stellen van combinaties van diverse storingen met varierende ernst. Pogingen hiertoe resulteren in een zeer grote hoeveelheid regels waardoor de complexiteit van het

systeem sterk toeneemt.

De componentbewaking is een methodiek waarbij bewaking van de motor plaats

vindt op basis van bewaking van de componenten. Hierbij wordt gesteund

op

fysische modelkennis over de component. Een gecombineerd gebruik van heuristi-sche en fysiheuristi-sche kennis is goal mogelijk. De vectoranalyse, een methode die in principe gebaseerd

is op patroonherkenning van storingssymptomen, biedt de

mogelijkheid om beide typen kennis te verwerken.

De genoemde methoden van kennisrepresentatie en -verwerking sluiten elkAar filet uit. _{In het geval van een optimaal functionerend expertsysteem zullen diverse} methodieken toegepast kunnen worden op gebieden waar zij het best functioneren. Het is dan ook te verwachten dat een toekomstig _{expertsysteem uit een comb inatie}

van diverse methodieken bestaat.

In het kader van het ICMOS-project (Intelligent Control and MOnitoring _System) wordt o.a. de aandacht gericht op de bewaking van de dieselmotor, het

ICMOS-re,

Diesel project. Binnen dit project is de aandacht o.a. gericht op de vectoranalyse als

1

diagnosemethodiek, een uitgebreide beschrijving van deze methodiek is te vinden in "De veetoranalysemethode" van J.J. van Nielen [Nielen van, Ii., 1991, 5]. Naast deze methodiek wordt ook studie verricht naar de toepasbaarheid van de

component-bewaking als bewaldngsmethodiek.

1.2 Opzet van het rapport

Het doel van clit rapport is om een bijdrage te leveren aan de ontwikkeling van een

conditiebewakingssysteem voor dieselmotoren binnen het ICMOS-Diesel project. Het

rapport is daartoe als volgt opzet.

In hoofdstuk 2 wordt de basis gelegd voor de opbotnv van het storingsdomein. Een inventarisatie van motorstoringen wordt uitgevoerd waarna groepering op basis van simuleerbare storingseffecten plaats vindt. Hoofdstuk 3 sluit bier op aan door te bepalen welke procesvariabelen gebruikt kunnen worden om de in hoofdstuk 2 beschreven storingseffecten te kunnen detecteren. De mogelijkheden van metingen en

het gaswisselingsmodel ten aanzien van de procesvariabelen wordt hierbij

be-schouwd. In hoofdstuk 4 vindt de evaluatie ten aanzien van het storingsdomein

pints. De gegevens uit de hoofdstukken 2 en 3 worden gecombineerd

waaruit conclusies getrokken kunnea worden omtrent de omvang en inhoud van het

uiteinde-lijke domein. Hierop volgend wordt beschouwd wat de gevolgen van deze conclusies

zijn voor het ftinctioneren van de vectoranalyse.

----Hoofdstuk 5 beschrijft de algemene aanpak om de componentbewaking te kunnen concretiseren. In de hoofdstukken 6 Um 8 zal de in hoofdstuk 5 beschreven theorie

concreet op een aantal componen ten worden toegepast.

Hoofdstuk 9 bevat ten slotte de conclusies ten aanzien van de bereikte resultaten. Daarbij worden in hoofd.stuk 10 aanbevelingen gedaan waar het verdere onderzoek

zich op zal moeten richten.

11

111

2 NTARISATEE STORINGEN

2.1 Inleiding

De kennisbank is een essentieel onderdeel van ten expertsysteem. Een goede

opbouw van de ketmisbank is daarom van 'belang, de kennis client juist en volledig te

zijn. Een expertsysteem ter bewaking van de motorconditie zal zodoende alle

benodigde kermis moeten herbergen met betrekking tot dew motorconditie. Een deel van dew kennis zal betrekking hebben op mogelijke motorstoringen en de hierbiji

optredende symptomen.

Indien de storirtgsdiagnose wordt beschouwd, worden de mogelijkheden van het conditiebewakingssysteem aangegeven door het storingsdomein. Het omvat de storingen welke door het systeem gedetecteerd kun.nen worden. Om tot een gefun-deerde opbouw van het uiteindelijke storingsdomein te komen is allereerst een goed overzicht van de mogelijke motorstoringen noodzakelijk. Paragraaf 2.2 en bijlage I

handelen over dew inventarisatie van motorstoringen.

In paragraaf 2.3 worden de in paragraaf 2.2 vastgestelde storingen gegroepeerd naar effecten the zij hebben op het motorproces. Dit betreft dus niet de symptomen, de

uitwerking van een storing op de procesvariabelen, maar de wijze waarop de

werking van de motor en dus ook de processen worden beinvloed door de storingen. De groepering vindt plaats naar simuleerbare effecten, hieronder wordt verstaan de effecten welke met behulp van het bij SWD aanwezige cyclusmodel kunnen worden gesimuleerd. Deze stap is noodzakelijk omdat het cyclusmodel een belangrijk

instru-ment is bij de bepaling van de verbanden tussen storingen en symptomen. De

mogelijkheden van het prograrnma geven dan ook in grote mate de begrenzingen an als het gaat om het verlaijgen van kwantitatieve storings-symptoom verbanden. "In grote mate" omdat naast gebruik van het programma het uitvoeren van proeven en het gebruik van reeds geregistreerde motorgegevens ook tot de mogelijkheden

behoort om de vereiste kwantitatieve storings-symptoom verbanden te verkrijgen.

2.2 Storingslijst

2.2.1 Opret

Voorafgaand aan de opbouw van het uiteindelijke storingsdomein dient allereerst een inventarisatie plaats te vinden van de storingen welke an de diesel kunnen optreden.

Op dew wijze kan worden voorkomen dat storingen "vergeten" worden en ten

onrechte niet beschouwd worden. In de huidige opzet van het ICMOS-Diesel project is de aandacht uitsluitend gericht op storingen welke kunnen optreden in de systemen

welke direct bij de gaswisseling betrokken zijn. Het functioneren

van diverse subsystemen zoals koel- pen sineeroliesystemen wordt daarom buiten lbeschouvving

De betrokken isystemen zijn Luchtfilter I inlaatsysteem. - Compressor. Turbine. - Luchtkoeler. Klepmechanisme. Brandstofinspuitsysteem. - Cilinderverbrandingsruimte. -Uitlaatgassensysteem.

Om tot eat goed ove.rzicht te komen van de mogelijke storingen, wordt gebruik gemaakt van eat causale evaluatie. Dit is een evaluatie van het systeem waarbij gekeken wordt naar elementaire gebeurtenissen en de gevolgen die zij hebben op het laagste niveau dat nog zinvol worden geacht. Een bekende methode waarbij van causale evaluatie gebruik wordt gemaakt is de FMEA-methode (Failure Mode and Effect Analyses). Doel hiervan is het verkrijgen van eat overzicht van de storings-vormen met daarbij de effecten die deze storingsstorings-vormen op het functioneren van het

systeem hebben.

De bovengenoemde systemen worden tot op een zinvol niveau ontleed in elemen ten. Bij het beoordelen van het functioneren van het systeem wordt er vanuit gegaan dat een aantal voor het systeem belangrijke subsystemen correct functioneren. leder van

de elementen wordt op de volgende punten beschouwd :

Functie

9

-De functie van het element wordt vastgesteld. -De functie is datgene wat door het element worth teweeggebracht waaraan het grotere geheel behoefte heeft. leder element in de onder-scheiden systemen heeft den of mogelijk meerdere functies. Het definieren van ftmcties biedt de mogelijkheid cm de wer-king en het belang van een element beter te kunnen

beoorde-Storingsvorm Bij het element worth aangegeven welke storingen op kunnen treden. De storingsvorm betreft de wijze waarop het disfunctio-.

neren van een element zichtbaar wordt. Wanneer een

storings-1 vorm bij een element optreedt, betekent dit dat zijn functiever-vulling achteruit gaat of geheel wegvalt.

Effect.: Een effect is het gevolg dat een storing heeft op de werking van het mechanisme of onderdeel. Het handelt /tier dus Met om de invloed van een storing op de diverse procesvariabelen van

het dieselproces. Dit onderdeel is essentieel omdat Met de

storingsvorm zelf maar de effecten van de storingsvorm gesi-muleerd worden in het cyclusprogramma. De vertaling van

storingsvorm naar effect dient dus al in een vroeg stadium

tiitgevoerd te worden.

:

:

Simulatie

Om tot invulling van de bovengenoemde punten te komen is naast eigen kennis vooral gebruik gemaakt van gesprekken met deskundigen op het gebitxl van storm-gen. TerTer bepaling van de storingsvormen en hun effecten zijn in eerste instantie gesprekken gevoerd met inspecteurs van de afdeling service, ook op de afdeling Research zijn een aantal gesprekken gevoerd. Uit deze gesprekken resulteerde een beeld van de storingsvormen tezamen met de oorzaken en effecten van de storingen. Uit het rapport van J.H.G.H. Grotxtemans dat handelt over het cyclusprogramma

[Groenernans, J.H.G.H., 1990, 1] en gesprekken met Dhr. Kuin en Dhr. Bosma is

imformatie verkregen over de simuleerbaarheid van de diverse effecten.

2.2.2 Ovetiicht motorstoringen

In deze paragraaf wordt volstaan met een overzicht van de bij de diverse systemen mogelijke storingsvonnen. Een uitgebreid overzicht met de genoemde uitsplitsing

naar functie, storingsvorm, 'effect en simulatie is geplaatst in bijlage I.

Luchtfilter/inlaatsysteern.

2.

Compressor.,

Turbine.

4., Luchtkoeler.,

44-Hier wordt beknopt aangegeven of een effect simuleerbaar is en hoe de simulatie, in grote lijnen, plats kan vinden binnen de mogelijkheden die het cyclusprogramma biedt. Groepering naar simuleerbare effec ten kan hierdoor eenvoudiger plats

vinden. - Vervuiling filter. Vervuiling inlaatsysteem. Vervuiling compressorschoepen. Beschadiging compressorschoepen.. Vervuiling diffusor. - Beschadiging diffusor. Vervuffing straalpijpring.

- Slijtage, corrosie straalpijpring.

- Beschadiging straalpijpring. Vervuiling turbineschoepen.

Slijtage, corrosie van turbineschoepen

Beschadiging van turbineschoepen_ - Slijtage afdekring.

Vervuiling afdekring.

Verslechtering drukvulgroeplagering. - Vervuiling koelplaten luchtzijde.

- Vervuiling koelwaterpijpen waterzijder Lekkage koelwaterpijpen. 111 : 1. -3.

-11.

Klepmechanisme.

Brandstofinspuitsysteem.

Cilinder-verbrandingsruimte.,

Uitlaatgassensysteem.

Verdraaiing klepnok op nokkenas. - Breuk, mechanisch falen nokvolger.

- Breuk, mechanischfalai klepstoter.

- Breuk, mechanisch falen klephefboom. - Breuk, mechanisch falen brugstuk. - Klepritting inbranden, corrosie.

Verkleining van de klepspeling. Afzetting op kleppen.

Breuk klep. Breken klepveer.

- Slijtage klepsteelgeleiding.

- Verontreiniging vanin- en/of uitlaat

poort.

- Verdraaiing brandstofnok op nokkenas.

- Breuk, mechanisch falen nokvolger. - Breuk stoterveer.

Breuk plunjerveer.

Vastlopen brandstofplunjer. - Slijtageplunjer of plunjerhuis,

- Slijtage helix.

- Niet sluiten drukventiel.

- Niet sluiten ontlastventiel. Lekkage brandstofleiding. - Breken verstuiver afstelveer: - Vastlopen verstuivernaald.

- Aantasting verstuiventhald door cavita tie.

- Verstoppimg verstuivergaatjes: Slijtage verstuivergaatjes. Slijtage zuigerveren., Breuk zuigerveer.

Vervuiling leiding, demper of

uitlaatgassenketel.

In total resulteren uit de inventhrisatie 48 motorstoringen. Hoewel gestreefd Wordt naar een zo groot mogelijk storingsdomein zullen niet alit storingen in het uiteinde-lijke storingsdomein worden geplaatst. De inhoud en grootte van het storingsdomein

wordt beperkt door een tweetal punten

1. Het aantal te onderscheiden storingen (of storingsgroepen) wordt begrensd

door het aantal gemeten procesvariabelen.

In geval van de vectoranalyse is het aantal te onderscheiden storingen

kleiner dan of maximaal gelijk aan het aantal gemeten onafhankelijke

proces-variabelen. Door goal gebruik te maken van de verkregen informatie en

11

-aartvullende expertsysteemtechnieken kan het aantal te onderscheiden storin-gen groter zijn dan het aantal gemeten procesvariabelen, het aantal gemeten procesvariabelen blijft echter een belangrijke beperking voor de mogelijkhe-den van het expertsysteem. In hoofdstuk 3 wordt gezocht naar de procesvari-abelen welke bruikbaar zijn bij bewaking van de dieselmotor. Daarnaast

wordt beschouwd in hoeverre deze procesvariabelen te bepalen zijn.

Ir. Storingen kunnen alleen dan gedetecteercl en in het storingsdomein worden opgenomen indien het verband tussen de storing en de veroorzaakte sympto-men bekend is.Met behulp van kwalitatieve verbanden kan veel worden be-reikt, het gebruik van kwantitatieve verbanden is echter onvermijdelijk. De

vectoranalyse is een techniek welke geheel steunt op kwantitatieve verbanden.

De instrumenten waarmee over deze verbanden beschikt kan worden moeten

dus aanwezig zijn.

Er zijn een drietal wegen waarlangs kwantitatieve verbanden lumen

worden verkregen. Allereerst het doen van proefnemingen, een betrouwbare maar kostbare methode. Vanwege de kosten wordt bier in eerste instantie niet mee gewerkt. De tweede mogelijkheid is het gebruik van het cyclusprogram-ma zoals aanwezig bij SWD, de kosten zijn aanzienlijk lager, de betrouw-baarheid t.o.v. proefnemingen is echter wel minder. Het cyclusprogramma kent daarnaast een aantal beperkingen. Op de eerste plaats kunnen niet alle

storing seffecten gesimuleerd worden, waardoor de storings-symptoom

verban-den niet te bepalen ajn. Aan dit facet wordt aandacht besteed in paragraaf 2.3. In deze paragraaf worden de storingen gegrapcerd naar simuleerbare effecten. Een tweede beperking van het model is de uitvoer. Hieraan wordt aandacht besteed in paragraaf 3.4. Hoewel een groot aantal procesvariabelen worden berekend, worden niet alle bruikbare procesvariabelen door het ,simulatiemodel bepaald. Gebruik van deze variabelen bij de bewaking van de conditie is dan alleen mogelijk als op een andere manier de vereiste storings-symptoom verbanden worden verkregen. Ben derde mogelijkheid is het

analyseren van motorgegevens welke opgeslagen liggen in een logboek. Het is echter niet eenvoudig om ttit dergelijke gegevens informatie over de invloed van storingen op de procesvariabelen te distilleren.

In hoofdstuk 4 vindt een evaluatie plaats van het storingsdomein, de informatie uit de hoofdstukken 2 en 3 wordt gecombineerd zodat een duidelijker beeld gekregen kan worden van het uiteindelijke storingsdomein en mogelijkheden/beperkingen die

hier uit voortvloeien. Ook worden de gevolgen voor het functioneren van de

vectoranalyse beschouwd. Figuur 2.1 geeft schematisch de weg weer waarlangs tot het storingsdomein gekomen wordt. Uitgaande van de geThventariseerde

motorstorin-gen wordt er gegroepeerd naar simuleerbare effecten. Op basis van de procesvaria-belen welke toegepast lcunnen worden bij de bewaking vindt een selectie van de simuleerbare storingseffecten plaats zodat een uiteindelijk domein resteert. Naast bovengenoemde procedure welke uitgaat van het gebruik van het cyclusprogramma als essentieel instrument, kunnen ook storingen in het domein _{worden opgenomen}

Storingen 'Pm vie r bar. ettecten

\:=-1

Blangrijk procasvariabelen. 801011 op bails van - Elimulatlemoolijkhedn. - Mstbaarhid.

Aanvullend kennis op basis

waarvn opnm In domain

mogslijk Is.

Figuur 2.1 Vorming storingsdomein.

2.3 iSimuleerbare.Effecten

2.3.1 Inleiding,

Zoals vermeld in paragraaf 2.1 kunnen Met de storingen zelf, maar de veroorzaakte effecten gesimuleerd worden met het cyclusprogramma. Met behulp _{van de met het}

cyclusprogramma verkregen verbanden tussen storing seffecten en symptomen kunnen

optredende effecten gesignaleerd worden. We zouden dus kunnen spreken van een "effecten domein" in plaits van een storingsdomein. Om verwarring te voorkomen

zullen we echter de term storingsdomein blijven hanteren.

Ten aanzien van de koppeling tussen optredende effecten en ,storingen bestaan een viertal mogelijkheden. Op de eerste plaits zal in een aantal gevallen een eenduidige koppeling bestaan itussen een gesignaleerd effect en de oorzakelijke storing. Een gesignaleerd effect ve.rwijst direct naar een storing. Len tweede mogelijkheid is dat een effect door meerdere storingen veroorzaakt kan wordeat Het maken van onder-scheid tussen de mogelijke storingen is dan met de vectoranalyse niet mogelijk. Bij signalesing van het optredende effect is de precieze oorzaak dan met bekend. _Met

behulp van andere technieken zal een verdere verfijning plaits

moeten vinden

waarrnee de storingsoorzaak bepaald kan worden. Op de derde plaits kan het

voorkomen dat een storing meerdere effecten veroorzaakt Met behulp van aanvul-lende expertsysteemtechnieken moet worden getracht it de combinatievan

gesigna-leerde effecten de juiste oorzakelijk storing af te leiden.Op de vierde plants zullen door de beperkingen van het cyclusprogramma een aantal storingsvormen met onder te brengen zijn bij de simuleerbare effecten. Om van dergelijke storingen toch kwantitatieve storings-symptoom verbanden te verkrijgen kan _{eventueel gebruik} worden gemaakt van beschikbare gegevens in de _{vorm van eat motorlog. Het doen} van proefnemingen biedt daamaast goede mogelijkheden. De kosten hiervan zullen

de praktische uitvoerbaarheid beperken.

2.3.2 Groepering

mar simuleerbare effecten.

De groepering van de diverse storingen naar simuleerbare effecten vindt plaits .aan de hand van de in paragraaf 2.2.1. gedefinieerde_systemen.

Luchaer / Inlaatsysteem.

Simuleerbaar effect :: _{Verhoging van de weerstand over' het filter /}

inlaatsysteem.

Storingen _{- Vervuiling van het filter / inliatsysteent.}

Simulatie van weerstandsverhoging _{van zowel inlaatsysteem als filter is te} verwezen-lij ken door aanpassing van de effectieve doortocht _{van het filter.}

Compressor:

In het cyclusprogramma wordt gebruik gemaakt van een compressorkarakteristiek ter bepaling van het compressorgedrag in de motor. Zie figuur 7.4. Simulatie van

storing seffecten zal dus plats moeten vinden door middel van het aanpassen van deze compressorkarakteristiek. Indien eat storing optreedt zal de compressorkarakte-ristiek en daarmee het compressorgedrag veranderen. Het is echter onmogelijk dew verandering van de karakteristiek op een juiste wijze an te brengen in het model. Simulatie van 'effect= zal daarom op een tweetal manieren pints gaan Vihden..

Verschuiving van de constant rendement-lijnen. Hiermee is simulatie

van verandering van het isentropisch rendement t.g.v.

storingen mogelijk.

Venchuiving van de contant toerental-lijnen. Dit resulteert in een verandering van de drukverhouding, over de compressor bj gelijk

blijvend toerental.

In praktijk zullen dew effect= t.g.v. storingen gecombineerd optreden. Het is

echter onmogelijk dew combinatie van storingseffecten op betrouwbare wijze

_{an te}

brengen. Bovengenoemde simuleerbare effecten zullen dan ook in eerste instantie afzonderlijk worden gesimuleerd. Knelpunt blijft echter de effecten te koppelen

an

de storingen welke biji de compressor op kunnen treden. De mogelijke storingen

betreffen

Vervuiling van de compressorschoepen. Beschadiging van de compressorschoepen. Ve.rvuiling van de diffusor.

Beschadiging van de diffusor..

Het maken van onderscheid tussen bovengenoemde storingen zal in de praktijk waarschijnlijk niet mogelijk blijken daar de koppeling met de bovengenoemde

effecten onvoldoende bekend is.

?Tu rb in e

Simuleerbaar effect :

1

Storingen

Verandering doortocht van de keeldoorsrtale.

- Vervuiling straalpijpring. - Vervuiling turbineschoepen.

- Slijtage, corrosie van straalpijpring.

- Slijtage, corrosie van turbineschoepenv

Simuleerbaar effect :

Storingen :

Verandering isentropisch rendement. Vervuiling straalpijpring. Slijtage straalpijpring. Beschadiging straalpijpring. Vervuiling turbineschoepen. - Slijtage turbineschoepen. Beschadiging turbineschoepen. Slijtage afdekring.

Of beschadiging en vervuiling/slijtage van de turbine op grond van de doortochtsver-andering te onderscheiden zijn hangt af van de mate waarin een geringe verdoortochtsver-andering van de doortocht de turbinewerking beinvloed. Indien deze beinvloeding klein is zal het onderscheid moeilijk te maken zijn. Het enige te signaleren effect is dan afnarne van het isentropisch rendement. Onderscheid tussen vervuiling/slijtage en beschadi-ging is dan met meer te maken Deze afwebeschadi-ging is pas dan goed te maken als de invloeden van beide effecten op het turbinegedrag bekend zijn door middel van

simulaties met het cyclusprogramma of het uitvoeren van experimenten.

Simulatie van de doortochtsverandering moet plaats vinden door aanpassing van de

geometrische doortocht. Simulatie van de rendementsafname is mogelijk door middel

van het aanpassen van de karakteristiek waarin het isentropisch rendement is uitgezet tegen de snelheidsverhouding in de turbine, u/co. Zie figuur 7.14.

Drukvulgroep.

Simuleerbaar effect.: Afname van mechanisch drukvulgroeprende-ment.

Storingen : - Beschadiging, slijtage van lagering.

Simulatie door middel van het aanpassen van het mechanisch drukvulgroeprendement

in het cyclusprogramma. Het effect op de gaswisseling t.g.v. rendementsafname zal waarschijnlijk veer klein zijn. Detectie hiervan zal dan ook met mogelijk zijn op

basis van de procesvariabelen.

Luchtkoekr.

Simuleerbaar effect : Verhoogde weerstand over de luchtzijde van de

koeler.

Storingen : - Vervuiling van de koeler aan luchtzijde.

-I -I

11

11

Simuleerbaar effect : Verslechterde warmteoverdracht van de koeles,

Storingen ; - Vervuiling van de koelex an luchtzijde.

- Vervuiling van de koeler an waterzijde.

Indien vervuiling aan de luchtzijde optreedt zullen beide effecten in een bepaalde verhouding optreden. Treedt vervuiling van de waterzijde op dart zal alleen het tweede effect, verslechtering van de wannteoverdracht, optreden. (Ve.rhoging van de

weerstand over de waterzijde van de koelex wordt met beschouwd.)

ten aantien van de simulatie zijn er een tweetal optics.

A. Gecombineerd, gelijktijdig simuleren van rowel verhoging van de luchtweerstand als de afname van de wannteoverdracht. Detectie van vervuiling aan de luchtzijde is dan mogelijk. Probleem hierbij is dat simulatie van deze combinatie nogal moeilijk is omdat het verband tussen weerstand en warrnteoverdracht met altijd eenduiclig zal rijn. Het is dus de vraag welke combinatie gesimuleerd zal moeten worden met het risico dat de gekozen combinatie niet in alle gevallen met de werkelijkheid overeenkomt. Simulatie van een verkeerde combinatie zal tot gevolg hebben dat indien in de praktijk een storing aan de koeler optreedt de afbeelding van de symptoomvector op de standaard-storingsvectoren niet het juiste resultaat zal geven. Om vervuiLing van de waterzijde te lumen signaleren client afname van de warmteover-dracht afzenderlijk te worden gesimuleerd. Met deze methode kan, indien de bovengenoemde combinatie juist is gekozen, direct on-derscheid gemaakt worden tussen vervuiling van de luchtzijde en

vervuiding aan de waterzijde..

B, Tweede mogelijkheid is om rowel de toename van de weerstand als de afname van de wannteoverdracht afzonderlijk te simuleren. Het verband tussen weerstand en warrnteoverdracht hoeft hierbij niet

bekend te zijn, voor ieder van de effecten kan een specificatie van de standaardfout opgesteld worden. Probleem hierbij kan echter zijn dat som van de symptoomvectoren van beide effecten niet gelijk is an de symptoomvector van de combinatie van effecten, niet-lineariteit dus.

Simulaties zullen hier uitsluitsel over moeten geven.

Bij bewaking van de motor zullen vervuiling van luchtzijde en yen/til-ling van waterzijde Met direct kunnen worden onderscheiden. Er wordt onderscheid gemaakt tussen verhoging van de weerstand en verslechtering van de wannteoverdracht. Op basis van deze gegevens kan na de vectoranalyse worden afgeleid waar de vervuiling heeft plaats gevonden. Om onderscheid te kunnen maken tussen vervuiling

an luchtzijde en vervuiling aan de waterzijde client er echter wel

&lige kennis te ziln over het verband tussen de warmteoverdracht en

de weerstand. Ook bier geldt echter dat dit verband geen vast ,gegeven

zal zijn.

De gevolgen van het Met precies kennen van het verband zijn echter niet zo groot als bij optic A. In het geval van optic A zullen fouten optreden in de vectoranalyse waardoor de diagnosestelling onjuist zal zijn. In het geval van optie B vindt de vectoranalyse juist plats, de verdere gevolgtrekkingen, de vertaling van gesignaleerde effecten naar storingen, uit de gestelde diagnose 'amen onjuist zijn.

Gezien het bovenstaande zal in eerste instantie gekozen worden voor optie B daar hierbij de kwaliteit van de vectoranalyse Met bedreigd wordt door verandering van het verband tussen weerstand over het luchtfilter en de wannteoverdracht.

Ben tweede probleem dat bij de simulatie optreedt is dat geen rekening wordt gehouden met het felt dat in geval van lage belasting van de motor de lage tempera-tuur koeler uitgeschakeld wordt. Het afschakelen vindt plats bij een receiverciruk lager dan 1,8 bar (absoluut), of in het geval van de M-fregatten op basis van de brandstofregelstangpositie. Dit komt overeen met een vermogenspercentage van zo'n 40 %. In het kader van het ICMOS-diesel project worden dergelijke lage

belasting-stoestanden niet beschouwd. Bovengenoemd probleem treed this met op.

Klepmechanistme.,

Simuleerbaar effect Veranderde

kleptitningt-sStoringen Verdraaien van de nok.

Verandering tijdstip openen en sluiten van inlaatldep. Verandering tijdstip openen en sluiten van uitlaatklep.

Simulatie van beide effecten vindt plats door aanpassing van de kleptiming bij

gelijke doortochten in het cyclusprogramma.

Simuleerbaar effect Niet sluiten hilaatklep. Niet sluiten uitlaatklep

Storingen _{- Inbranden, corrosie van klepzitting.}

- Negatieve klepspeling. Klepbreuk.

Breken van 1 of 2 klepveren,

Bij de genoemde storingen zullen de lekkages langs de klep verschillende _gradaties hebben. Tijdens simulaties zal het effect van de omvang van lekkages beschouwd moeten worden. Geringe leklcage langs de kleppen zal volgens deskundigen een zeer geringe invloed op het motorproces hebben.

:

:

IF

Simulatie Ian op een tweetai diaieien plaatsvinden.

1..

,Simulatie door de klep niet geheel te then sluiten. Dit vindt plats door

aanpassing van de heftabel.

Aanbrengen van een bypass vanuit de cilinder naar in- of uitlaatleiding. Deze voorzie.ning is niet aanwezig in het huidige model en zal dus eventueel nog,

aangebracht dienen te worden.

De eerste mogelijkheid verdient de voorkeur idaar in, het programma zelf geen

wijzigingen aangebracht hoeven te worden.

Ii Siinuleerbaar effect; Venninderde/vergrote doortocht inlaat.

Vermiuderde/vergrote doortocht uitlaat.

'Storingen Afzetting op de ldeppen.

- Vervuiling van de poort. - Falen van de nokvolger.

Falen van klepstoter. Palen van klephefboom.. - Falen van brugstuk.

111

18

In hoeverre de laatste Vijf genoemde storingen door de genoemde simuleerbare effecten worden gedekt is in grote mate afhankelijk van de wijze waarop het faleti plaats vindt. In geval van falen van nokvolger, klepstoter, lclephefboom of brugstuk is het klepheffmgsverloop, en daarmee de doortocht, afhankelijk van de ernst en de aard van het falen. Door het optreden van contact tussen zuiger en kleppen kan

verdere schade ontstaan vvaardoor de gaswisseling verder zal verslechteren.

In de praktijk heeft een vergrote klepheffing geen invloed op de gaswisseling clam de doortocht van de poort de beperkende factor vormt. Met dit gegeven moet tijdens de

simulaties rekening worden gehouden.,

ill Brandstofinspuitsysteem.

Het complexe verbrandingsproce:s worth in het simulatiemodel door een aantal variabelen vastgelegd. Bijlage II geeft een overzicht van de voor het verbrandings-proces belangrijke variabelen. Deze variabelen betreffen :

Ingespoten hoeveelheid brandstof. Ontsteldngsuitstel.

- Verbrandingsduur.

Verbrandirtgsverloop d.m.v. Vibe functie, (vormparameter van Vibe)

Bovengenoemde variabelen ktumen in het simulatiemodel worden aangepast bij het simuleren van effecten welke het verbrandingsproces beinvloeden. Probleem hierbij is echter dat een aantal variabelen, te weten de verbrandingsduur, ontstekingsvertra-ging en het verbrandingsverloop, door empirische verbanden worden bepaald. Het aanpassen van deze variabelen ter simulatie van een storingseffect is hierbij een probleem. Er zijn geen kwantitatieve gegevens beschikbaar over de verandering van bovengenoemde variabelen t.g.v. storingen. Simulatie van storingseffecten welke betrekldngen hebben op het verbrandingsproces stuit dan ook op grote

moeilijkhe-den.

Rekening houdend met bovengenoemd probleem zijn de volgende simuleerbare

effecten te onderscheiden.

Simuleerbaar effect Aflame hoeveelheid ingespoten brandstof. Storingen :

Simulatie van de afname van de hoeveelheid ingespoten brandstof is mogelijk door aanpassing in het programma van de ingespoten hoeveelheid brandstof.

Simuleerbaar effect : Verschuiving ontstekingspunt. (Vervroegde of

verlate ontstelcing) Hierbij kunnen diverse storingen oorzaak zijn :

Verdraaien van brandstofnok. Breken verstuiver afstelveer.

Vastzitten verstuivernaald in geopende toestand.

Simulatie vindt plaats door aanpassing van het ontstekingspunt, moeilijkheid hierbij is het bepalen van het ontstekingsuitstel op een zodanige wijze dat de simulatie juist plaats vindt. Vastlopen brandstofplunjer. - Slijtage brandstofplunjer. Breken stoterveer. Breken plunjerveer. - Lek in brandstofleiding.

Verstopping van een of meerdere gaatjes van

de verstuiver.

-Simuleerbaar effect : Verslechterde verstuiving.

Storingen : - Breken van verstuiver-afstelveer.

Vastzitten verstuivernaald in geopende

toe-stand.

Verstopte verstuivergaatjes. Slijtage van verstuivergaatjes.

Simulatie zal pints moeten vinden door aanpassing van het verbrandingsverloop.

Hierbij zullen de variabelen van de Vibe functie aangepast dienen te worden op een zodanige wijze dat de verslechtering van de verstuiving op juiste wijze wordt gesimuleerd. Gegevens over de aanpassing van de vormparameter van Vibe als gevolg van verslechterde verstuiving zijn echter Met beschikbaar. Een betrouwbare

simulatie is daarom zeer moeilijk te realiseren.

Bovengenoemde effecten zullen veelal gelijktijdig optreden. Het is waarschijnlijk dat

ten aanzien van de symptomen als gevolg van storingen omtrent de verbranding niet-lineaire effecten zullen optreden. Met behulp van het cyclusprogramma zal deze

stelling gecontroleerd moeten worden.

Cilinderverbrandingsruimte.

Simuleerbaar effect : Lekkage tangs zuiger.

Storingen - Slijtage zuigerveer.

- Breuk zuigerveer.

Simulatie client plaats te vinden door tniddel van het aanbrengen van een bypass vanuit de cilinder naar de omgeving. Hiertoe dient het programma aangepast te worden.

Uidaatgassensysteem.

Simuleerbaar effect : Verhoging van de tegendruk na turbine.

Storingen : - Vervuiling van leidingen, demper, afvoergas

senketel.

Simulatie kan plaats vinden door verhoging van de druk na de turbine.

20

-=

2.3.3 Overzicht gimuleerbare ieffecten

iSamengevat resulteert de volgendelijst van simuleerbare effecten :

Filter / inlaatsysteem. A. Verhoging weerstand over filter / inlaatsysteem.

Compressor_ B.. Afname isentropisch compressorrendement_

C. Verandering drukverhouding over compressor,

Turbine., D. Verandering doortocht turbine.

Afname isentropisch turbinerendement. Afname mechanisch drukvulgroeprendement. Luchtkoeler.

Klepmechanisme

Verhoogde weerstand over luchtzijde koeler. Verslechterde wannteoverdracht koeler. I., Verschuiving tijdstip openen/sluiten inlaat. J.. Verschuiving tijdstip openen/sluiten. uidaat,

K. Niet sluiten inLiat.

L, Niet sluiten uitlaat.

Venninderde/vergrote doortocht inlaat.

Verminderde/vergrote doortocht uitlaat.

Brandstofinspuitsysteefri.

0.

Afname brandstofroevoer.

Verschuiving ontstekingspunt Verslechterde verstuiving.

Cilinderverbrandingsruimte. R. Lekkage Lugs zuiger.

Ufflutgassensysteeni. S. Verhoogcle tegendruk uitlaatsysreem.

In total zijn

19 simuleerbare effecten te onderscheiden. Ten aanzien van de,

simulatie is in het algemeen op te merken dat bij het opzetten van een simulatie het probleem vooral ligt bij het vertalen van de te simuleren effecten naar een verande-ring van de in het cyclusprogramma aanwezige parameters. De juistheid van de' aanpassing van de parameters is niet goal vast te stellen, uiteraard kan wel gekeken

worden of de verkregen resultaten overeenkomen met de verwachtingen. Het al dan niet correct zijn van de verkregen getalswaarden zal pas kunnen blijken indien

experimenten aan een dieselmotor uitgevoerd kunnen worden.

Met de groepering van de motorstoringen 'nut- siniuleerbare effecten, is het voorlo-pige domein al fors ingedikt, van 48 motorstothigen is gegaan naar 19 simuleerbare effecten. Hiermee worden de contouren van het uiteindelijke storingsdomein al wat duidelij ker.,

3

PROCESVARIABELEN EN SENSOREN

3.1 Inleiding

Zoals gesteld is het aantal procesvariabelen dat met succes gemeten kan worden in

grote mate bepalend voor de omvang van het storingsdomein.

In geval van de

vectoranalyse is het aantal in het domein op te nemen storingseffecten maximaal

gelijk aan het aantal te gebruiken procesvariabelen. Het is daarom van

belang

duidelijk vast te stellen welke procesvariabelen bruikbaar zijn voor de detectie van

storingen en welke van deze procesvariabelen ook praktisch gebruikt kunnen

worden.

In paragraaf 3.2 wordt hiertoe een inventarisatie gemaakt van de procesvariabelen wellce een rol !rumen spelen bij de conditiebewaking. De wijze waarop de procesva-riabelen beinvloed worden, kwantitatief of kwalitatief, door storingen wordt hierbij niet beschouwd. Doe is te bepalen welke procesvariabelen van belang zijn waardoor er een basis ontstaat op grond waarvan tot een definitieve lijst van procesvariabelen gekomen kan worden.

Het uiteindelijke gebruik van de procesvariabelen ter bewaking van de motorconditie wordt beperkt door een tweetal 72ken. Op de eerste plaats wordt het gebruik beperkt door het feit dat met alle procesvariabelen voldoende nauwkeurig en reproduceerbaar bepaald kunnen warden, of wel bepaald kunnen worden maar ten koste van grote inspanningen en investeringen waardoor praktisch gebruik van een dergelijke meting uitgesloten is. De mogelijkheden ter bepaling van de procesvariabelen worden be-schouwd in paragraaf 3.3. De tweede beperking wordt gevormd doordat niet alle procesvariabelen door het te gebruiken cyclusprogramma berekend kunnen worden. Ben dergelijke procesvariabele is dan met bruikbaar. Proefnemingen aan een motor zouden eventueel uitkomst kunnen bieden. De genoemde beperking is geen vast-staand gegeven, indien variabelen nodig zijn welke niet berekend worden, kan besloten worden het program ma te wijzigen zociat de variabele wel beschikbaar komt. Dit is echter een complexe en tijdrovende opgave. In paragraaf 3.4 worden de mogelijkheden en beperkingen ten aanzien van het genereren van procesvariabelen

door het cyclusprogramma beschouwd.

3.2 Procesvariabelen ter bewaking van de motorconditie

Door de aard van het dieselproces, waarbij de uitgang van het proces via de

drulcvulgroep met de ingang is verbonden, worden vrijwel alle procesvariabelen beinvloed door een in de diesel optredende storing. Deze beinvloeding zal Met voor iedere variabele gelijk zijn. Er zal sprake zijn van eerste orde symptomen waarbij sprake is van een grote beinvloeding en tweede orde symptomen welke minder duidelijk naar voren komen.

ill

Om gestructureerd tot een overzicht van belangrijke procesvariabelen te komen, wordt uitgegaan van de in paragraaf 2.2.1 onderscheidea systemen. Bij ieder

systeem worden de procesvariabelen bepaald worden welke een belangrijke rol

kunnen spelen bij de detectie van storingen in het desbetreffende systeem. De be-schouwde procesvariabelen betreffen glen variabelen welke statisch worden

geme-' ten. Dynamische meting en welke toegepast kunnen worden om het

verbrandingsver-loop te humen volgen, waarbij het ververbrandingsver-loop van variabelen in de tijd wordt bepaald, worden hierbij niet betrokken. Dit vanwege de complexiteit van de meting en de hoge, kosten welke eraan verbonden zijn.

tachelter / inlaatsysteent.

Verandering van de weerstand heeft een direct gevolg op de drukval over het filter of inlaatsysteem. De drukval over het filter / inlaatsysteem is een betere graadmeter voor de gezondheid van het systeem dan de absolute druk na het filter. Dit omdat de

variatie in druk t.g.v. vervuiling vrij klein is, enkele millibar. Het is daarom

noodzakelijk ten procesvariabele te gebruiken welke ten,

gerelateerd

aan de

nominale waarde, zo groot mogelijke variatie vertoont ten gevolge van ten optreden-de storing. Het effect van meetfouten op optreden-de symptomen wordt dan zo kleinmogelijk gehouden.

Drukval over filter rithaatsysteem., 'APf

Drukvulgroep.

De drukvulgroep neemt ten belangrijke plaats in binnen de dieselmotor. Verandering

van het drukvulgroep gedrag heeft clan ook

via de vuldruk veel invloed op de

verbranding en de daarbij behorende procesvariabelen. Wij beschouwen hier echter procesvariabeleii welke direct met het gedrag van de drukvulgroep samenhangen,

23

Drukverhouding over compressor. At en pa,

- Temperatuur na compressor. Toe

- Drukval over turbine. d.m.v. pn en pn,

Temperatuur voor turbine.. Temperatuur na turbine.

- Massastroom lucht. mi

Toerental drukvulgroep.

Indien een tweetal drukvulgroepen aanwezig zijn, clan zullen bovenstaande variabe-len per drukvulgroep bepaald moeten worden. Deze constatering geldt uiteraard voor

alle systemen die meervoudig aanwezig zijn en afzonderlijk bewaakt moeten worden.

Naast bovengenoemde procesvariabelen, welke informatie geven over het

functione-ren van de drukvulgroep, is het goal ten

tweetal technieken te noemen welke gebruilct 'airmen worden voor de bewaking van de drukvulgroep. Op de eerste plaats

de

d.m.v.

24

kunnen trillingsopnemers op de drukvulgroep geplaatst worden. Beschadiging of ongelijkrnatige vervuiling van de compressor- of turbineschoepen veroorzaakt een

verhoogd trilling sniveau. Het optreden van storingen in de drukvulgroep 'can op deze

manier vrij snel gesignaleerd worden. Een tweede mogelijkheid is het uitvoeren van een uitloopproef. Hierbij wordt bepaald hoe snel het toerental van de drukvulgroep daalt tot een bepaald niveau na het uitschakelen van de motor. Eventuele schade aan de lagers of het aanlopen van schoepen kan hiermee gedetecteerd worden. De uitloopproef is echter een slecht reproduceerbaar, zaken als temperatuur van de drukvulgroep, wind, kunnen de uitloopduur beinvloeden waardoor de reproduceer-baarheid en daannee de betrouwreproduceer-baarheid met erg hoog is.

Luchtkoeler.

Verandering van de weerstand over de koeler heeft een directe invloed op de drukval over de koeler. Verandering van de warmteoverdracht heeft een directe invloed op

de luchttemperatuur na de koeler. Hiermee zijn direct de belangrijkste procesvariabe-len bepaald.

- Temperatuur na koeler.

Drukval over koeler. Apk

Ten behoeve van de componentbewaking zijn een aantal metingen noodzakelijk

waarmee het werkpunt van de koeler bepaald kan worden.

Temperatuur water in, HT-sectie. Twat

Temperatuur water in, LT-sectie. Twit

Temperatuur water uit, HT-sectie.

_T,,,,

Temperatuur water tut, LT-sectie. T,d,

- Massastroom koelwater, HT-sectie. _iswbt

Massastroom koelwater, LT-sectie. _OLOW

Eepmechanisme.

De procesvariabelen welke door het functioneren van het klepmechanisme worden

beinvloed zijn de volgende

- Eindcompressiedruk. pec

Maximale verbrandingsdruk.

P.

Uitlaatgastemperatuur na cilinder. Tug

Druk voor turbine.

Pvt

Temperatuur voor 'turbine. Tv,

Een goede maar moeilijk meetbare indicator is de _{kleptemperatuur. Een lek in de} klepzitting of een veranderd klepheffingsverloop veroorzaalct een verandering van de gasstroom tangs de klep waardoor de temperatuur van de klep ook aanzienlijk zal

-veranderen. Meting van de kleptemperatuur is echter niet bedrijfszeker genoeg en

zal dan ook in het ICMOS-Diesel project niet worden toegepast..

Ms vervanging van de directe meting van de kleptemperatuur kan er gebruik worden gemaakt van eat gas temperatuurmeting direct na de

klep. Door rotatie van de

kleppen kan een lek worden gedetecteerd door het periodiek optreden van pieke.n in de temperatuurmeting direct na de klep. an voldoende snelle opnemer is dan echter

we! noodzakelijk. Gezien de hoge kosten en de technische problemen welke optrecien

bij plaatsing van de opnemns, zal worden afge.zien van toepassing vandeze meting.

Brandstofinspuitsysteem.,

,

De verbranding neemt eat belangrijke pints in het

gehele idieselproces in. De

invloed van het verbrandingsverloop op de procesvariabelen is groot. Ook hierbij geldt weer dat alle procesvariabelen reageren op storingen in het brandstofinspuitsys-teem. Hier wordt echter volstaan met de meestdirect betrokken procesvariabelen.

- Maximale verbrandingsdruk. NIX

- Uitlaatgastemperatuur na cilinder.

Tk

- Druk voor turbine. Pyt

- Temperatuur voor turbine.

an goede indicator ter bewaking van het brandstofinspuitsysteem welke naast de vectoranalyse toegepast kan worden is de maximum optredende inspuitdruk. Storin-gen in het inspuitsysteem zullen een direct gevolg hebben op de drukopbouw en daarmee ook op de maximale inspuitdruk. Technische problemen en hoge kosten van dergelijke opnemers (

12 stuks op een 12-cilinder motor) staan eat praktische

toepassing in de weg. In het kader van het ICMOS-Diesel project zal de meting van de inspuitdruk dan ook niet gebruikt worden.

Het roetgehalte in de uitlaatgassen is een indicator voor de kwaliteit van de verbran-ir ding. Met behulp van een opacity-meter, waarbij gebruik wordt gemaakt van de mate waarin licht wordt gedoofd door aanwezigheid van met, kan inzicht worden verkregen in het roetgehalte van de uitlaatgassen.

- Roetgehalte, opacity-meter. 70ric

Cilinderverbrandingsruirate.

Belangrijk punt van bewalcing is het signaleren van een te grote blowby. Dit duidt 'op een defect van afdichting tussen zuigerveren en cilinderwand/zuiger. De blowby zal het gehele proces dat zich in de cilinder afspeelt beinvloeden. De procesvariabelen die hierbij het meest direct worden beinvloed, zijn :

Maximale verbranciingsdruk. - Uitlaatgastemperatuur na cilinder.

- Druk voor turbine.

- Temperatuur voor turbine.

Daarnaast is een goede inciicatie voor het optreden van blowby de, carterdruk of de volumestroom gas door de carter ontluchting, pc, of V.

- Carterdruk of volumestroom gas. _{Pain, Vart}

Meting van de cilindervoering temperatuur geeft een goede indicatie van optredende problemen met betrekking tot de cilindervoering, zuiger en zuigerveren. Met behulp van een twee of drietal opnemers in de voering is bewakihg van de voeriqg goal

mogelijk.

Gann

/411.'%- Ott

Uitlaatgassertsysteeirt.

ket.'--

2

Vergroting van de weerstand in het uitlaatgassenleidingsysteem heeft als meest directe gevolg dat de uitlaatgassentegendruk op zal lopen. Bewaking kan het best

plaats vinden op basis van de rdrukval over het uitlaatgassenleidingsysteem.

Drukval over uitlaatgassenleiding. _ARiad

Overige variabelen.

Ten behoeve van het referentiemodel en de correctie voor omgevingsomstandigheden dienen een aantal variabelen bekend te zijn

- Voeringtemperatuur.

ITWZrZei:INT 'nay 'a 777.7W.,

26

Omgevingsdruk. _Pow

- Temperatuur aangezogen lucht.

Motortoerental. _rLot

Regelstangpositie.

Etedrijfsuren. Ubeds.

Temperatuur brandstof:

_'tn.&

Dichtheid brandstof. _Pbnodst

- Viscositeit brandstof. _nbrandst

L

3.2.1 cOverzieht proctsvariabelen

' Na bijeenvoegen van de procesvariabelen welke bij de diverse deelsystenien zijn aangegeven volgt het volgende overzicht :

Variatbelen t.b.v. bewaking van de motor.

- Drukval over filter / inlaatsysteem. Apr

Druk voor compressor. pv,

; - Druk na compressor. p©

- Temperatuur na compressor.

11 - Massastroom lucht. ml

Temperatuur na kceler. Ts,

- Drukval over koeler. Apt

- Eindcompressiedruk.

pot _

Maximale verbrandingsdruk.

P. .

- Uidaatgastemperatuur na cilinder. - Voeringtemperatuur.

Roetgehahe, opacity-meter. "'apse

7.-- Carterdruk of volumestroom gas. Pcart, \cart

Temperatuur voor turbine. Ty,

.

_{- Druk voor turbine.}

Pvt

Temperatutz na turbine.

Ts

I - Druk na turbine. pia

Drukval over uidaatgassenteiding. Apsd

li - Toerental drukvulgroep, nth,,

Variabeleh t.b.v..referentiewaarden en cotrecties.

Omgevingsdnik.

Temperatuur aangez,ogen lucht. - Motortoerental.

- Regelstangpositie. - Bedrijfsuren.

- Temperatuur brand stof. Dichtheid brandstof. Viscositeit brandstof.

Verbrandingswaarde brandstof.

- Temperatuur koelwater in, HT-sectie. - Temperatuur koelwater in, LT-sectie. Temperatuur koelwater uit, HT-sectie. - Temperatuur koelwater uit, LT-sectie.

- Massastroom koelwater, HT-sectie.

Massastroom koelwater, LT-sectie.

PC..' Tag nmot Ubcdnif Tbnagit Pbnodst nbundst Hbraodst

Ts,

Tsik Tsui, mwt 4)mai ht

-3.3 Bepaling van procesvariabelen

Een procesvariabele is

alleen dan bruikbaar als bron van informatie voor een

conditiebewaldngssysteem als de verkregen waarde betrouwbaar is. Aan de nauw-keurigheid van de metingen worden clan ook hoge eisen gesteld. In het rapport "De vectoranalysemethode" van Jaap Jan van Nielen [Nielen van, J.J., 1991, 5] wordt onder andere de gevoeligheid van de vectoranalyse voor onnauwkeurigheden in

meetwaarden, storings-symptoom matrix en referentiewaarde beschouwd.

Het meten aan een dieselmotor is moeilijk. De compacte bouw van de motor

verhindert in veel gevallen een gunstige plaatsing van de opnemers. Daarbij stuit de plaatsing van opnemers op problemen vanwege de zeer ongunstige omstandigheden die op een aantal plaatsen in het dieselproces heersen. Het dynarnische proces dat zich in de motor afspeelt laat rich moeilijk vastleggen. Door het cyclische karakter van het proces vertonen vrijwel alle procesvariabelen, in meer of mindere mate, schommelingen t.o.v. een gemiddelde waarde. In een aantal gevallen is dit zo hevig dat het verkrijgen van een bruikbare meetwaarde onmogelijk of zeer moeilijk is.

In alle gevallen zal daarom aan de plaatsing en uitvoering van de opnemers grote aandacht moeten worden besteed. Oak de signaalverwerking moet zorgvuldig plaats vinden. Uit het vaak grillige verloop van de procesvariabelen moeten eenduidige,

nauwkeurige waarden worden verkregen. Het uitvoeren van middelingen over een aantal metingen of het gebruik van trage opnemers kan in veel gevallen uitkomst bieden. Daarnaast moet bekend zijn wat er gemeten wordt. Vaak komen de gemeten

waarden met overeen met de fysische werkelijkheid. Dit hoeft geen groot probleem

te vormen indien deze afwij king bekend is en er rekening mee gehouden kan

worden.

In de nu volgende paragrafen wordt bekeken in hoeverre de in paragraaf 3.3

genoemde procesvariabelen oak prak-tisch meetbaar zijn.

Getracht wordt aan te

geven welk type opnemer het best gebruikt kan worden en waar plaatsing mogelijk is. Er is een onderverdeling gemaakt naar druk-, temperatuur- en overige metingen.

3.3.1 Drulunetingen

Algemeen.

Drukrnetingen bij diesels vinden veelal plaats met behulp van drukomvorrners of piezo-elelctrische opnemers. De piezo-elektrische opnemers zijn nauwkeuriger en bestand tegen hogere drukken dan de drukomvormers, ze zijn echter oak aanzienlijk duurder. De genoemde drukomvormers zijn redelijk snel, schommelingen met een

niet te hoge frequentie zullen dus worden gevolgd.

iii

Drulcval over ha luckfiker / inkuusysteem , Apr

13epaling van de drukval kan tangs eat tweetal wegen plaatsvinden. Door meting en van de omgevingsluchtdruk en de druk na het filter waama deze waarden van elkaar worden afgettokken, of door eat directe meting van het drukverschil. De directe

drukverschilmeting verdient de voorkeur daar de nauwkeurigheid van deze meting

groter is dan bepaling van het drukverschil via twee absolute drukken. Bij bepaling

van het drukverschil via twee absolute

drukken worth tweemaal een meetfout geintroduceerd, zowel bij de bepaling van de omgevingsluchtdruk als bij de bepaling

van de druk na het filter. Daarnaast is

de onnauwkeurigheid van een drukmeter

gerelateerd aan het meetbereik van de drukmeter. Ten opzichte van de verschildruk is deze onnauwkeurigheid relatief veel groter en kan zelfs van dezelfde orde van grootte als de verschildruk zijn. Bepaling van het cirukverschil zal this met eat drukverschilmeter moeten worden uitgevoerd. Hiervoor kan een (verschil)drukom-vormer gebruikt worden.

Naast eat meetpunt welke de omgevingsdruk opneemt n1 een meetpunt voor de compressor geplaatst moeten worden, de ruimte hiertoe is echter viii beperkt. Bij eat motor in een vast werkpunt en onder constante omgevingscondities vertoont de massastroom door het filter / inlaatsysteem weinig variatie. Er zullen wel wat kleine periodieke schommelingen zijn, maar deze zijn gering. Middeling van het signaal

kan dew schommelingen eenvoudig wegwerken. Op de M-fregatten is geen

geauto-matiseerde acquisitie van de drukval over het filtedinlaatsysteem aanwezig.

Druk voor de compressor,. p,e.

De druk voor de compressor is gelijk aan de druk na het

inlaatsysteem en kan eenvoudig worden afgeleid uit de gemeten drukval over het filter / inlaatsysteem

door dew af te trekken van de omgevingsluchtdruk. Deze procesvariabele vertegen-woordigt dan ook dezelfde infonnatie als de drukval over het filter / inlaatsysteem en hoeft daarom ook Met bepaald te worden indien de drukval over filter / inlaatsys,

teem bekend is.

Druk na dc compressor r p.c.

Meting van de druk kan plaats vinden met behulp van een drukomvormer waarvan de aansluiting wordt geplaatst tussen de compressoruitlaat en de koelerinlaat. De druk na de compressor is, bij gelijkblijvende belasting en omstandigheden, een vrij constante waarde met een geringe rimpelirtg. Een in de tijd reproduceerbare bepaling van de druk zal dan ook geen moeilijkheden opleveren.

be druk na compressor wordt op de in het M-fregat geplaatste motoren Met automa-tisch verkregen. De receiverdruk wordt echter wel bepaald.

De druk na koeler,

receiverdruk bevat evenveel informatie over het functioneren van de compressor als de druk direct na 'de compressor. De receiverdruk wordt uiteraard nog wel beinvloed

30

door het functioneren van de koeler. Het onderscheidend vermogen tussen koeler en compressor wordt echter verkzegen door bepaling van de drukval over de koeler.

Hiermee kan worden teruggerekend naar de druk na compressor. Hoewel op

beschreven wijze de druk na compressor voor beide drukvulgroepen bepaald kan worden lijkt het verstandig de druk na compressor direct te bepalen. De verkregen waarde zal nauwkeuriger zijn,, en doordat er redundantie in de gegevens, ontstaat, is

controle mogelijk.

Drulcvat over dew koekr,, Ap.

Biji vollast heeft de drukval een waarde fond de 10 A 20 mbar, afhankelijk van het gebruikte type koeler. De drukval over een vervuilde koeler kan oplopen tot zo'n 40 mbar. De drukval over de koeler zal evenals bij de drukval over het luchtfilter gemeten moeten worden met behulp van een drukverschilmeter. Probleem is echter dat de 12 SW280 een grow koeler heeft met twee aansluitingen van beide compres-soren en den uitgang naar de receiver. Het beste is dit op te lossen door twee maal het cirukverschil te meten,( eenmaal van de A-bank over de koeler naar de receiver en eenmaal van de B-bank over de koeler naar de receiver) en deze twee signalen te middelen, op deze wijze kan toch een indruk van het functioneren van koeler word& verlargen. Van de twee meetpunten (per bank) zal er een voor de koeler geplaatst moeten worden. Dit kan eventueel op dezelfde positie als waar de druk na compres-sor gemeten wordt. Het plaatsen van het meetpunt na de koeler levert meer

proble-men op. Op de eerste plaats is in de receiver, na de koeler, de druk verre van

constant. Er zijn fluctuaties waar te nemen van ± 0.1 bar. Zie figuur 3.1. Deze

fluctuaties worden voornamelijk veroorzaakt door het oplreden van drukgolven in de receiver welke opgewekt worden door het cyclische proces van de motor waarbij de aangesloten cilinders beurtelings lucht vanuit de receiver ontvangen. Deze fluctuaties zullen de drukverschilmeting verstoren,

er moet dan ook getracht worden de

aansluiting van het meetpunt zo ver mogelijk van de receiver af te plaatsen. De fluctuaties zijn dan met meer zo sterk aanwezig, door het middelen van een aantal

metingen kunnen optredende fluctuaties worden weggewerkt.

Marinate verbtrusdingsdruk ,

De maximale verbrandingsdruk heeft waarden van ± 50 tot 150 bar. Bepaling van de maximale verbrandingsdruk kan plaats vinden met behulp van een continue aanwezige piezo-elektrische opnemer. Dit is echter om een tweetal redenen in de praktijk niet bruikbaar. Op de eerste plaats zijn de kosten van dergelijke continue aanwezige opnemers erg hoog. Gaan we uit van Fl. 8000.-

voor de opnemer +

versterker per cilinder, dan wordt de kostprijs (alleen voor opnemer en versterkers) zo'n Fl 100.000.-. Het mag duidelijk zijn dat een dergelijke instrumentatie

ondenk-baar is op een motor van + 1,2 miljoen gulden. Naast de hoge

_{kosten welke}

bovengenoemde instrumentatie met zich meebrengt, is ook de levensduur van de opnemers onder de zware omstandigheden, hoge drukken en temperaturen, zeer

5 S 1r-obsr 35; 1 uut go 1 1 1 1 1 U 0

if

1 I3 MR 46 MIN )4 SEC 1067 OPNEMERS :651, 29,751en232 4ULDRUK (ma kg ; 1666 REM GEVICH1 2400 kg VERMOGEN 1764 qv KleplImIno Olfloot SO 65 d VorbrondIngsv orde 1-4-2-6 o p Tool 60-35 d 0VG epee V1C 54-13 VA61 VG atothack Inapuli 1 7 de verclulyorc 9.1 53.1 65 leek

I 0

1 270 360 11 /1

i

i

'I i \NA,,,,_ 1 t \-, , I

\

i\j

Is

Figuur 3.1

Variaties drukken als functie van krukhoek.

Cilinderdruk

I II 11i1 -T

I-1 I I VTT1T11T 11 TI T

ET 1FTI11t rrrri I

I

6 S4280- 1

HINDER I TOERENThL ION tpm e = 19 I bar 111 1 \ Uitlaatdruk \-)1 IV )

Receiverdruk. Druk voor DVG

receiver ark

druk

u1k1.ml druk

druk vow- OVG

540 630 720 deg 6-03 3-5 5 HF12 [FIR veer lop ok 150 dee h I 1' I 450