Επίδραση της μεθόδου δειγματοληψίας και επεξεργασίας της πίεσης καύσης στην εκτίμηση της λειτουργικής συμπεριφοράς κινητήρων Diesel

Κολοβού, Ευαγγελία; Kolovou, Evangelia

dc.contributor.author	Κολοβού, Ευαγγελία	el
dc.contributor.author	Kolovou, Evangelia	en
dc.date.accessioned	2016-01-27T09:34:28Z
dc.date.available	2016-01-27T09:34:28Z
dc.date.issued	2016-01-27
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41869
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9806
dc.rights	Default License
dc.subject	Μηχανές Diesel	el
dc.subject	Diesel engines	en
dc.subject	Πίεση καύσης	el
dc.subject	Δειγματοληψία	el
dc.subject	Διάγνωση	el
dc.subject	Κωδικοποιητής γωνίας στροφάλου	el
dc.subject	Καθορισμός άνω νεκρού σημείου	el
dc.subject	Combustion pressure	en
dc.subject	Sampling	en
dc.subject	Diagnosis	en
dc.subject	Crank angle encoder	en
dc.subject	Top dead center detection	en
dc.title	Επίδραση της μεθόδου δειγματοληψίας και επεξεργασίας της πίεσης καύσης στην εκτίμηση της λειτουργικής συμπεριφοράς κινητήρων Diesel	el
dc.title	Effect of sampling and processing of combustion pressure to Diesel engine' s operational behavior estimation	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανές εσωτερικής καύσης	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-03
heal.abstract	Η διαγνωστική διαδικασία στους κινητήρες Diesel είναι υψίστης σημασίας για την εύρυθμη λειτουργία τους. Η μέτρηση της πίεσης καύσης συμβάλλει καθοριστικά στη διαγνωστική διαδικασία καθώς η επεξεργασία της μπορεί να προσφέρει σημαντικές πληροφορίες όπως η μέγιστη πίεση, η ενδεικνύμενη ισχύς, η γωνία ανάφλεξης κ.α. Ωστόσο, μικρά σφάλματα στην εκτίμηση της πίεσης καύσης μπορούν να επιφέρουν σοβαρή αλλοίωση στα αποτελέσματα της διάγνωσης. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η επίδραση του τρόπου δειγματοληψίας και επεξεργασίας της πίεσης καύσης στα αποτελέσματα της διάγνωσης. Τα δεδομένα της πίεσης όπως προκύπτουν από τους πιεζοηλεκτρικούς αισθητήρες είναι απαραίτητο να αντιστοιχηθούν με την κατάλληλη γωνία στροφάλου. Για να πραγματοποιηθεί αυτό χρειάζεται να υπάρχει καθορισμένη θέση γωνίας στροφάλου, συνήθως το Aνω Νεκρό Σημείο (ΑΝΣ) και η δειγματοληψία να γίνει με σταθερό βήμα γωνίας. Η πιο διαδεδομένη μέθοδος δειγματοληψίας της πίεσης καύσης για πρακτικές δοκιμές είναι η δειγματοληψία σταθερού χρονικού βήματος. Σε αυτή την περίπτωση η αναφορά της μέτρησης σε γωνία στροφάλου γίνεται με γραμμική αναγωγή του χρόνου σε γωνία. Τα αποτελέσματα όμως αυτής της μεθόδου ενδέχεται να έχουν σφάλμα που οφείλεται στη διακύμανση της ταχύτητας κατά τη διάρκεια του κύκλου λειτουργίας. Μία άλλη ευρέως γνωστή μέθοδος είναι αυτή της δειγματοληψίας σταθερού βήματος γωνίας στροφάλου με χρήση κωδικοποιητή γωνίας, η οποία εγγυάται πιο αξιόπιστα αποτελέσματα καθώς δεν επηρεάζεται από το παραπάνω σφάλμα. Παρόλα αυτά η μέθοδος δεν ενδείκνυται για κινητήρες που λειτουργούν στο πεδίο, εφόσον προϋποθέτει παρεμβάσεις στη λειτουργία της μηχανής. Η ανίχνευση της θέσης του ΑΝΣ μπορεί να γίνει αυτόματα στην περίπτωση που διατίθεται κωδικοποιητής γωνίας στροφάλου. Σε αντίθετη περίπτωση, εφαρμόζονται υπολογιστικές μέθοδοι προσδιορισμού του ΑΝΣ οι οποίες επεξεργάζονται τις μετρήσεις της πίεσης με τη βοήθεια κώδικα προσομοίωσης. Στην τρέχουσα μελέτη γίνεται για πρώτη φορά εφαρμογή των δύο τεχνικών δειγματοληψίας της πίεσης καύσης καθώς και των δύο μεθόδων καθορισμού του ΑΝΣ σε δίχρονο ναυτικό κινητήρα εν πλω. Συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις σε κινητήρα που λειτουργεί στο πεδίο μέσω ειδικά διαμορφωμένου συστήματος, το οποίο διαθέτει οπτικό κωδικοποιητή για αναφορά των τιμών πίεσης σε γωνία στροφάλου και καθορισμό του ΑΝΣ. Ακόμα, στον ίδιο κινητήρα διεξήχθησαν μετρήσεις πίεσης από ολοκληρωμένο σύστημα λήψης και επεξεργασίας μετρήσεων που διαθέτει το εργαστήριο Μηχανών Εσωτερικής Καύσης του ΕΜΠ, για ίδια φορτία λειτουργίας. Το σύστημα αυτό δειγματοληπτεί τις πιέσεις με σταθερό χρονικό βήμα, καθώς δε διαθέτει κωδικοποιητή γωνίας στροφάλου. Η θέση του ΑΝΣ στο εν λόγω σύστημα υπολογίζεται με τη χρήση κώδικα προσομοίωσης που έχει αναπτυχθεί από το εργαστήριο του ΕΜΠ. Από την συγκριτική αξιολόγηση των δύο τεχνικών εξάγονται συμπεράσματα που φανερώνουν την επίδραση της διακύμανσης της ταχύτητας περιστροφής στο μετρούμενο διάγραμμα πίεσης. Σκοπός είναι να διερευνηθεί η αξιοπιστία των μετρήσεων πίεσης με σταθερό χρονικό βήμα δειγματοληψίας λόγω της ευκολίας που παρουσιάζουν για κινητήρες εν πλω. Παράλληλα εξάγονται συμπεράσματα για το σφάλμα εκτίμησης της ισχύος και τη διακύμανση της με τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα.	el
heal.abstract	The procedure of diagnosis for Diesel engines is of high importance for their proper functioning. Measurements regarding combustion pressure play significant role in the diagnostic procedure since their processing can lead to information such as maximum pressure, efficiency power, ignition angle etc. However, minor errors in estimating combustion pressure can result in significant distortion of the diagnosis results. In this thesis we examine the effects caused to the diagnosis results by changing the sampling method and the method of processing the cylinder pressure. It is necessary that the pressure data captured from the piezoelectric transducers are synchronized to the crank angle. For this to happen, we need a predefined crank angle position (usually the top dead center) and sampling in fixed angle steps. The most known method of sampling combustion pressure for practical applications is sampling in fixed temporal steps. In this case, the crank angle information results from linear reduction of the time to angle. The results of this method, however, are affected by the fluctuation of speed inside the operating cycle. Another well known method uses sampling in fixed crank angle steps by a crank angle encoder, which leads to more reliable results since it is not affected by fluctuation of the speed. Nevertheless, this is not suitable for engines functioning in the field, since it presupposes interventions inside the engine. Detection of the top dead center can be achieved automatically if we possess a crank angle encoder. In the opposite case, computational methods are applied for detecting the top dead center. These methods process the pressure measurements with the help of simulation codes. The novelty of this thesis regards the application of the two combustion pressure sampling methods and the two methods for defining the top dead center to a two-stroke marine engine operating in the field, for the first time. Specifically, we acquired measurements from an engine operating in the field by a specially arranged system, that employs an optical encoder for referring the pressure values in crank angle and detecting the top dead center. Furthermore, we made pressure measurements in the same engine, using the complete measurement capturing and processing system of the Internal Combustion Engines Laboratory, for the same operating points. This system samples the pressure in fixed temporal steps, without using any crank angle encoder. The position of the top dead center in this particular system is computed by simulation codes. Comparing the techniques mentioned above leads to conclusions that clarify the effects of the rotation speed fluctuations to the pressure diagrams. Our aim is to research the reliability of the pressure measurements using sampling in fixed temporal steps, because it is easy to employ for engines operating in the field. In addition, conclusions are also drawn about the power estimation error and its fluctuation depending on the operating conditions of the engine.	en
heal.advisorName	Χουντάλας, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ρακόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Γιακουμής, Ευάγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	128 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true