Kv ten Ing. Karel Páv, Ph.D.

Transkript

1 Funkce ídící jednotky a optimalizace pístového spalovacího motoru Kvten Ing. Karel Páv, Ph.D.

2 OBSAH / 9. Senzory a akní leny spalovacích motor.. Filozofie ízení spalovacího motoru.. Nástroje pro kalibraci ídících jednotek.. Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek.

3 . Senzory a akní leny spalovacích motor íklad peplovaného zážehového motoru / 9

4 . Senzory a akní leny spalovacích motor íklad peplovaného vzntového motoru / 9

5 . Senzory a akní leny spalovacích motor Lambda sonda, lambda regulace 5 / U [V].5. vls_up, vls_down [V] ti_lam [%] Lambda [-] Ukládání O hem chudé fáze v -cestném katalyzátoru: Korekce doby vstiku Naptí na -sond ped katalyzátorem time [s] CeZrO O Naptí na -sond za katalyzátorem CeZrO Nernstv lánek Yttria stabilised zirconia (YSZ): E N RT p ln F p O, amb O, cav

6 . Senzory a akní leny spalovacích motor Širokopásmová (lineární) lambda sonda (UEGO senzor) 6 / 9 p eh pcav Nernst cell Pump cell E N Nernstv lánek je zde využit jako: Kyslíková pumpa Mící lánek (~K) p amb Diffusion hole Ambient reference..5 Lambda [-] t [s]

7 ízení akních len. Senzory a akní leny spalovacích motor 7 / 9 U [V] PWM Signál t=konst. t=konst. Nosná frekvence: Hz khz t [s]

8 . Senzory a akní leny spalovacích motor Solenoidový injektor (Pumpe-Düse) Piezo injektor (Common Rail) 8 / 9 ~5 element Dosednutí jehly EMG ventilu do sedla Poátek vstiku

9 Systém ízení n-alfa. Filozofie ízení spalovacího motoru 9 / 9 Základní hodnoty Konené hodnoty Pedál plynu Klapka Doba vstiku Doba vstiku Otáky motoru edstih zážehu EGR Korekce základních hodnot edstih zážehu EGR ené veliiny Teplota vzduchu Intenzita klepání Bohatost smsi Naptí baterie...

10 Systém ízení n-map (n-maf). Filozofie ízení spalovacího motoru / 9 Model sacího potrubí Základní hodnoty Otáky motoru Tlak v sání (MAP) Teplota vzduchu Množství vzduchu (MAF) Doba vstiku edstih zážehu EGR... ené veliiny Teplota vzduchu Intenzita klepání Bohatost smsi Naptí baterie Korekce základních hodnot Konené hodnoty Doba vstiku edstih zážehu EGR......

11 Momentový model ízení. Filozofie ízení spalovacího motoru / 9 Konené hodnoty Pedál plynu Požadovaný moment motoru Momentový model motoru (pímý a inverzní) Klapka Doba vstiku Otáky motoru edstih zážehu ené veliiny EGR Tlak v sání... Teplota vzduchu Intenzita klepání Bohatost smsi Naptí baterie...

12 . Filozofie ízení spalovacího motoru / 9 Bez momentového modelu ízení Nastavovací leny Klapka edstih Bohatost smsi Odpojení vstiku ídící funkce Regulace volnobhu Ohev katalyzátoru Omezova otáek Omezova rychlosti Kontrola trakce S momentovým modelem ízení Nastavovací leny Klapka edstih Bohatost smsi Odpojení vstiku Momentový model ízení ídící funkce Regulace volnobhu Ohev katalyzátoru Omezova otáek Omezova rychlosti Kontrola trakce

13 . Filozofie ízení spalovacího motoru MDM ízení (Modellbasiertes zylinderdruckgeführtes Motormanagement) / 9 Messgrößen ené Messgrößen veliiny Auswertung Zpracování Auswertung Kenngrößen ídící Kenngrößen veliiny Regelung Regelung Regulace Regulované Stellgrößen Stellgrößen veliiny Lambda_ist - Lambda_soll Drosselklappenwinkel w_dk Adaption Adaption Wandfilmmodell Wandfilmmodell Wandfilmmodell Wandfilmmodell Kraftstoffmodell Kraftstoffmodell mkwf_i Luftmasse aus Vorsteuermodell ml_vs_i Kraftstoffdampfdruck (Kraftstoffmodel) pdf / mkvbr_i Kraftstoffmasse Brennraum Kraftstoffmasse aus Wandfilm Kaltstartoptimierung Kaltstartoptimierung - Kraftstoffmasse über EV mkev_i LED Sensorkopf ASIC Lichtleiter Photodiode opto-elektronische Einheit Umgebungsdruck pumg Laufruhe AGR-Regelung AGR-Regelung AGR-Ventilpositionskorrektur w_agr_k Temperatur Motor tmot Temperatur Ansaugluft tans Zylinderdruck pz_i Kurbelwinkel w_kw Bedingung Leerlauf B_LL Zylinder- Zylinderdruckauswertundruckauswertung Mitteldruck Pmi_i mrg_z_i Restgasmasse w_sl_i Schwerpunktlage I_KL_i Klopfintensität Aussetzererkennung Aussetzererkennung Leerlaufregelung Leerlaufregelung Schwerpunktlageregelung Schwerpunktlageregelung Klopfregelung Klopfregelung - Fehler Verbrennungsaussetzer E_ASE_i Drosselklappenwinkelkorrektur w_dk_k Zündwinkelkorrektur w_zw_k_i Lichtleiter Abstand (d) Druck Membran

14 . Nástroje pro kalibraci ídících jednotek íklad pro výpoet korekce pedstihu zážehu pi startu / 9 Množství vzduchu ve válci Otáky motoru Teplota chladící kapaliny Teplota nasávaného vzduchu Tlak okolí

15 . Nástroje pro kalibraci ídících jednotek 5 / 9

16 . Nástroje pro kalibraci ídících jednotek 6 / 9

17 . Nástroje pro kalibraci ídících jednotek 7 / 9

18 . Nástroje pro kalibraci ídících jednotek 8 / 9 Vývoj kalibraních systém pro atmosférické zážehové motory 5 Poet ídících konstant, D, D a D polí Poet mených veliin

19 Vzntové motory. Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek Turbo Diesel Common Rail 9 / 9

20 . Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek / 9 Vzntové motory Hlavními sledovanými parametry jsou mrná spoteba paliva, emise NO, kouivost a hluk. Dalšími sledovanými veliinami jsou teplota výfukových plyn, otáky turbodmychadla, maimální spalovací tlak a ostatní složky emisí výfukových plyn. Vždy se jedná o nalezení kompromisního nastavení. 6 NO [g/kwh] 5 6 Kourivost [-] 5 6 BSFC [g/kwh] Pocatek vstriku [ KH pred HU] EGR[%] Lambda [-]

21 . Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek Vzntové motory - indikátorové diagramy PCYL [bar] Q [J/ KW] Crank Angle [deg] I [J] PCYL [bar] ástené zatížení Volume / 9 PCYL [bar] Crank Angle [deg] Q [J/ KW] Crank Angle [deg] I [J] PCYL [bar] Plné zatížení Volume Crank Angle [deg]

22 . Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek Mezicyklová variabilita spalovacího procesu / 9 Vzntový motor Zážehový motor PCYL [bar] PCYL [bar] Crank Angle [deg] Crank Angle [deg] 9 8 IMEP [bar] PMAX [bar] =, bar * =, % =,7 bar * =, % IMEP [bar] PMAX [bar] =, bar * =, % =, bar * = 7, % Cycle Cycle

23 . Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek / 9 Zážehové motory M [Nm] n [/min] [-] [-] IGN [ KH] BSFC [g/kwh] BSFC [g/kwh] IGN [ KH] M [Nm] M [Nm] n [/min] n [/min]

24 5. Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek Zážehové motory vliv polohy hoení 5 / PCYL [bar] 5 PCYL [bar] Crank Angle [deg] dq p d dv V d Doporuené hodnoty : Použití dp d dq [kj/mdeg] Volume Q [kj/m], Zážehové motory s vnjším tvoením smsi 6,5 Zážehové motory s pímým vstikem paliva,7 Vzntové a plynové motory Crank Angle [deg]

25 . Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek Zážehové motory vliv polohy hoení 9 8 íklad mení snímaem momentu s rychlou odezvou 75 5 / dq [kj/mdeg] Q [kj/m] M [Nm] Q5% Crank Angle [deg] Optimální poloha tžišt hoení: 5- KH Q5% [deg] 75 Pma [deg] Q5% [deg] M [Nm] Optimální poloha maima tlaku: -5 KH Pma [deg]

26 . Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek Propojení s ídícím systémem brzdového stanovišt 6 / 9 Analogové signály tlaku TCP/IP FireWire IndiCom ené veliiny Puma Senzory a akní leny ETK CAN TCP/IP Inca ASAM - Association for Standardization of Automation and Measuring Systems MCD - Measuring Calculation Diagnostics

27 . Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek DoE Design of Eperiment 7 / 9 vody použití: Redukce optimalizaního asu, resp. potu mených bod Optimalizaní nástroj pro víceparametrické systémy Možnost plné automatizace procesu Možnost transportu optimalizovaných polí pímo do ídící jednotky motoru Struná charakteristika metody: Matematický popis chování víceparametrického systému Zjištní koeficient polynomu regresním potem ze zmených bod Nalezení optimálního nastavení motoru

28 8 / 9. Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek. Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek DoE Design of Eperiment ign ign pal c b a m i h c g f b e d a ign ign ign ign pal F E D C B A m e d c b a y y y y y y e d c b a n Regrese - Metoda nejmenších tverc P i R i X X poet neznámých R ád polynomu P poet parametr ign m pal ign m pal R = m pal R =

29 . Kalibrace (optimalizace) ídících jednotek DoE Design of Eperiment Pre-processing Vytvoení matice zkoumaných režim motoru Zadání rozsahu mných parametr Zadání zakázaných kombinací parametr Zadání ádu polynom popisujících vliv mných parametr Zadání limitních hodnot mených veliin 9 / 9 Processing On-line sledování procesu mení Automatické rozšíení o nové mené body z cílem zvýšit kvalitu modelu Automatické hledání okrajových stav Automatická validace zmených dat Post-processing Odstranní neplausibilních zmených hodnot Konkretizace matematického popisu chování víceparametrického systému Optimalizace regulaních parametr s užitím váhových faktor výstupních veliin pro každý pracovní bod motoru nebo pro celý jízdní test vozu (NEDC (MVEG), FTP, HWFET, JC,...) Eport optimalizovaných ídících polí pímo do ídící jednotky motoru