A Test Rig for the Large Scale Diesel Spray experiments

Abstract

Dieselmoottorin valmistajien tavoitteena on suunnitella moottoreita, joiden polttoaineen ominaiskulutus ja saastepäästöt ovat mahdollisimman pienet. Numeerisen mallin avulla selvitetään mitkä parametrit palamisessa vaikuttavat päästöjen syntyyn. Suuren mittakaavan kokeiden avulla pyritään saamaan paremmin selville, millainen on suihkun sisäinen rakenne ja mikä on polttoainesuihkun syntymekanismi. Näitä tietoja voidaan käyttää numeerisen mallintamisen tukena. Mallilakien mukaan pisaroiden koko kasvaa ja nopeus pienenee, kun mittakaavaa suurennetaan, jolloin pisaroiden valokuvaus ja videointi helpottuu.

TKK:n polttomoottorilaboratoriossa on jo aikaisemmin tutkittu Wärtsilä 46 -moottorin polttoainesuihkua. Suuren mittakaavan kokeet tehdään samalla testipenkillä. Pumppuun ja putkistoon tehdään muutoksia, mutta käyttö- ja mittauslaitteisto pysyvät samoina. Maksimiruiskutuspainetta, ruiskutusannosta ja ruiskutusaikaa säädetään ruiskutuspumpun pyörimisnopeutta ja säätötangon asentoa muuttamalla. Ruiskutuspainekäyrän muotoon vaikutetaan paineputken dimensioilla.

Valmet 620 DS -moottorin polttoainesuihkusta tehdään neljä kertaa suurempi malli. Geometriseksi skaalaustekijäksi valittiin neljä, jotta suuttimen kavitaatioluku olisi lähes sama kuin Valmet -moottorissa ja suihku mahtuisi jo olemassa olevaan mittauskammioon.

Laitteiston koekäytön päätavoitteena oli tuottaa Valmet -moottorin suuren mittakaavan tehollinen ruiskutuspainekäyrä täyden kuorman olosuhteissa. Tässä tavoitteessa onnistuttiin hyvin.