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