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zoom RSS 【製品紹介】コモンレールディーゼルエンジン動力計

<<   作成日時 : 2010/04/08 21:33   >>

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コモンレールディーゼルエンジン動力計のご紹介
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動力計,コモンレールディーゼルエンジン,各種計測装置一式の完結システムとなっています

以下概要

動力計
形式:水冷渦電流式動力計 DA50UW
最大吸収動力:50PS(37kW)
最高回転数:6200rpm
本体重量:120kg
冷却方式:水冷(使用条件により循環式も可)
オプション:モータリング(モータリングトルク計測)

エンジン
形式:YANMAR TF70V-E(渦流室式燃焼室)※直噴コモンレール式に改造
ボア×ストローク:78×80mm
排気量:382cc
定格出力:4.8kW/2600rpm
最大出力:5.5kW/2600rpm
冷却方式:水冷(自然対流ラジエター冷却)
質量:78.5kg

コモンレール
サプライポンプ:サクシードバン用(BOSCH CP3)
コモンレール:サクシードバン用
インジェクタ:ランドクルーザー用(DENSO)
ポンプ駆動モータ:3相モートル(200V 1.5kW 4P)
燃料冷却装置:空冷燃料クーラーを冷却水タンクに水没

その他計測装置,制御装置
EGRバルブ:ハイエース用
EGRコントロール:弊社システム(手動による開度%の指定)
計測:PCベースデータ収集
動力計制御:回転制御コントロール、トルク制御(オプション)
排ガス計測:MEXA-584L(CO,CO2,HC,空燃比)
      MEXA-600SW(スモークメータ)
      MEXA-720NOx(空燃比,NOx)
燃焼圧センサ:シチズンファインテックミヨタ(アンプ込み)
燃焼圧解析:YOKOGAWA DL-750
燃料流量計:KEYENCE FD-SS02A(コリオリ式長微少流量タイプ)
吸入空気流量計:FUKUDA FLF-100-500LM-0 (層流流量計)
        長野計器 GC62(微差圧計)

PCソフトウェア
動力計計測:データ表示,記録,自動運転
        コモンレールコントローラ,EGRバルブコントローラとの連動制御
動力計閲覧:データの閲覧,グラフの自動作成,印刷
コモンレールコントロール:噴射パラメータ(噴射時期,噴射時間)の設定,保存



それでは各部を詳しくご紹介します

まずはエンジン YANMAR TF70V-E
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機械式噴射のエンジンを直噴コモンレールに改造しています
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横に見えるボルトは指圧センサのアダプタです

以前まで使用していたNFADシリーズは直噴だったのでノズルをコモンレールのものに変更するだけだったのですが,
NFADシリーズは廃盤になってしまい,新しくラインアップされたTFシリーズは渦流室式
ヘッドの改造だけではコモンレール化できないので,ヘッド回りとピストンをNFADの部品に交換,ちょっと追加工をして直噴コモンレール化しました

工程判別はプランジャポンプ用のカム山を検出して行います(プランジャは不要なので取り外し)
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クランク角度を検出するためのエンコーダは出力軸からベルトで駆動しています(360 or 720P/R)
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給排気系は配管用ねじ込み式鋼管を使ってレイアウトしています
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長さ,角度等のレイアウトの変更に柔軟に対応でますし,部品代も安価ですので,後々の変更・補修費も抑えることができます

吸気圧,吸気温度,排気圧,排気温度,空燃比センサ,分析計の計測用ポートを備えています

吸気側配管にEGRバルブを装着
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排気ガスは配管の分岐からEGRクーラー,EGRバルブを通って吸気に合流します

EGRバルブはコントローラーから開弁%で制御します
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手動操作だけでなく,動力計ソフトウェア側との連動も可能です

吸気にはプラスチックドラム缶をサージタンクとして設置,入り口に層流流量計を装着しています
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手前がサージタンク,奥は冷却水タンクです

排気ガスは自動車用消音器から排出されます
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排気口にオパシメータ,分析計のプローブを挿入します

分析計のプローブは排気出口と吸気(EGRバルブ下流)の2箇所に接続されています

2本のプローブを3方弁で切り替えて計測し,EGR率を計算します
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燃料流量計はコリオリ式を使用しています
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他にもラジアルピストン式,歯車式などが選択可能ですが,ディーゼル用であればラジアルピストン式が高価ですがお勧めです


コモンレールシステムはユニット化して動力計ベース上に搭載しています
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圧力制御はコモンレールのリミッタバルブを使って非同期でFB制御しています
これは弊社システム独自のもので,噴射中でもコモンレール圧力の変動を最小限にすることが可能です
しかし,非同期での圧力制御のため燃料温度が上がり易く,燃料クーラーの装着が必須となっています
空冷では能力不足のためを動力計冷却水のタンクにクーラー本体を水没させています

圧力センサをGIGAトラクターのものに変更し175MPaでのFB制御が可能となっています
ポンプの吸い込み絞り弁とレギュレータ弁を手動で動かすことも可能となっており,手動調整であれば200MPaでの使用も可能です

コントローラは多段噴射にも対応しており,噴射時期と噴射時間を個別に最大7段設定可能となっております.
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運転中にもコモンレール圧力,噴射時間,噴射時期等をリアルタイムに変更可能です
しかし多段噴射では格段ごとに設定を変更しなければいけないので,PCソフトウェアで噴射設定を一括で保存,読み出しすることもできるようになっています
動力計ソフトウェアとの連動も可能です

動力計はDA50UW
エンジンと動力計をひとつの台に載せています
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冷却水はプラスチックドラム缶で循環させています
5kW程度であれば連続運転でも循環冷却で問題ありません

モータリング用モーターは揺動マウントしモータリングトルクを計測できるようになっています
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モーターはインバータによる可変速制御
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手元スイッチで起動・停止,ダイヤルで速度調節が可能です

動力計ユニットは防振ゴムで支えられているので,床面へのアンカー固定をしなくても運転可能です
振動で滑って移動することもありません

防振ゴムの分だけ土台の下に隙間がありますので,小型のパレットトラック(最低位75mm以下)があれば簡単に移動可能です
※このシステムでは動力計とエンジンのユニットで約400kgです


計測装置は19インチラックタワーに収納されています
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左のタワーに動力計&コモンレール制御装置とPC,右のタワーには燃焼圧解析装置,排ガス分析計等が収納されています

PCソフトウェアでは計測データの任意の項目を表示,保存できます
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動力計の計測データはもちろん,排ガス分析計などのデータも通信やアナログで取り込むことができます

自動運転が可能で,コモンレールコントローラ,EGRバルブコントローラとの連動ができますので,エンジンの始動から目標回転数・噴射パラメータ(噴射時間,噴射時期)の設定,EGRバルブ開弁率の設定,記録データの保存をステップ実行できます


今回はエンジン性能のモデル化(シュミレーションモデルの作成,性能確認)のために導入していただきました
他にもエンジンの性能試験,部品の性能試験等で同様のシステムを納品させていただいています
実験内容,目的,予算等をご指示いただければ最適なシステムをご提案させていただきます



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