Kryteria doboru sygnałów dla sterownika systemu REST



Podobne dokumenty
TRANSCOMP INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów Wprowadzenie... 13

1. Wprowadzenie. 2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych. 3. Paliwa stosowane do zasilania silników

Technika Samochodowa

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (rzeczywistego) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH. Opracował. Dr inż. Robert Jakubowski

ELASTYCZNOŚĆ SILNIKA ANDORIA 4CTI90

1. Wprowadzenie 1.1. Krótka historia rozwoju silników spalinowych

2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

Seat Altea Freetrack. data aktualizacji:

Analiza systemów podnoszących sprawność silników spalinowych

Wpływ składu mieszanki gazu syntetycznego zasilającego silnik o zapłonie iskrowym na toksyczność spalin

Szczegółowy opis przedmiotu zamówienia

1. Logika połączeń energetycznych.

Wpływ rodzaju paliwa gazowego oraz warunków w procesu spalania na parametry pracy silnika spalinowego mchp

Škoda Fabia (5J5) 1.4TDI

Przy prawidłowej pracy silnika zapłon mieszaniny paliwowo-powietrznej następuje od iskry pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej.

Rys. 2. Kolejne etapy pracy łopatek kierownicy turbiny (opis w tekście) Fig. 2. Successive stages of guide apparatus blades running

Spis treści. 1. Badanie układu samodiagnostyki w silniku benzynowym typu Struktura systemu sterowania silnikiem benzynowym typu

Wpływ dodatku Panther na toksyczność spalin silnika ZI

ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Wyznaczanie granicznej intensywności przedmuchów w czasie rozruchu

WIRTUALNY UKŁAD STERUJĄCY POJAZDEM KOŁOWYM O NAPĘDZIE HYBRYDOWYM

Układ napędowy. Silnik spalinowy CAT C27 Typ silnika CAT C 27. Zespół prądnic synchronicznych. Znamionowa prędkość obrotowa

Mechanika i Budowa Maszyn Studia pierwszego stopnia

Optymalizacja rezerw w układach wentylatorowych spełnia bardzo ważną rolę w praktycznym podejściu do zagadnienia efektywności energetycznej.

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: STC TP-s Punkty ECTS: 3. Kierunek: Technologia Chemiczna Specjalność: Technologia paliw

Nowoczesne systemy napędów w pojazdach elektrycznych. Green cars

Dane techniczne analizatora CAT 4S

Wymagania edukacyjne Technologia napraw zespołów i podzespołów mechanicznych pojazdów samochodowych

NOWOCZESNE ŹRÓDŁA ENERGII

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: SEN EW-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Energetyka Specjalność: Energetyka wodorowa

Tomasz P. Olejnik, Michał Głogowski Politechnika Łódzka

Kongres Innowacji Polskich KRAKÓW

Elektronika samochodowa (Kod: ES1C )

Dwuprzewodowe układy centralnego smarowania.

Układy zasilania samochodowych silników spalinowych. Bartosz Ponczek AiR W10

DŁUGODYSTANSOWY. Ekonomiczne rozwiązanie dla pokonujących długie trasy. Sterownik LPG/CNG do silników Diesel.

Koszt produkcji energii napędowej dla różnych sposobów jej wytwarzania. autor: Jacek Skalmierski

Silnik AFB AKN. Jałowy bieg (ciepły silnik, temperatura płynu chłodzącego nie niższa niż 80 C. Numer 0 (dziesiętne wartości wskazań)

Bloki wartości mierzonych sterownika -J361-, silnik AEH, AKL

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Raport końcowy. Test km na LPG. Cel testu: Badanie wpływu LPG na elementy silnika wysokoprężnego.

TEMAT: PARAMETRY PRACY I CHARAKTERYSTYKI SILNIKA TŁOKOWEGO

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Transport Studia II stopnia

BADANIE WPŁYWU DODATKU PANTHER 2 NA TOKSYCZNOŚĆ SPALIN SILNIKA ZI

ISBN

UCHWAŁA Nr RADY MIEJSKIEJ W ŁODZI z dnia

Schemat elektryczny Škoda Fabia

SPOSÓB POMIARU EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH ORAZ ZADYMIENIA SPALIN PODCZAS PRZEPROWADZANIA BADANIA TECHNICZNEGO POJAZDU

WPŁYW KĄTA WYPRZEDZENIA WTRYSKU NA JEDNOSTKOWE ZUŻYCIE PALIWA ORAZ NA EMISJĘ SUBSTANCJI TOKSYCZNYCH W SILNIKU ZS ZASILANYM OLEJEM RZEPAKOWYM

NIERÓWNOMIERNOŚĆ NAPEŁNIANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI

Wydział Mechaniczny. INSTYTUT EKSPLOATACJI POJAZDÓW I MASZYN tel.

Diagnostyka układów elektrycznych i elektronicznych pojazdów samochodowych Podstawowe wielkości i jednostki elektryczne

Analiza wpływu zmian napięcia akumulatora pojazdów samochodowych w aspekcie ochrony środowiska

PL B1. Zespół prądotwórczy, zwłaszcza kogeneracyjny, zasilany ciężkimi gazami odpadowymi o niskiej liczbie metanowej

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Rozwój szkolnictwa zawodowego w Gdyni - budowa, przebudowa i rozbudowa infrastruktury szkół zawodowych oraz wyposażenie

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Badanie przepływomierzy powietrza typu LMM i HFM

Poprawa efektywności energetycznej w przemyśle: zadanie dla Herkulesa czy praca Syzyfa?

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Uniwersalny Komputer Pokładowy (UKP-3 oraz UKP-PRO)

Elektrotechnika II stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

INVESTIGATION OF THE WIDEBAND SI LAMBDA CONTROLLING SYSTEM

INNOWACYJNY SILNIK z aktywną komorą spalania

Schemat elektryczny Jeep Renegade łatwiejsza naprawa dzięki cennym wskazówkom

BADANIA MODELOWE OGNIW PALIWOWYCH TYPU PEM

Mgr inż. Marta DROSIŃSKA Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

Polskie Normy opracowane przez Komitet Techniczny nr 277 ds. Gazownictwa

Pytania na egzamin dyplomowy specjalność SiC

Laboratorium z Konwersji Energii SILNIK SPALINOWY

Pytania egzaminacyjne dla Kierunku Elektrotechnika. studia II stopnia stacjonarne i niestacjonarne

Silnik dwupaliwowy instalacja gazowa sekwencyjnego wtrysku gazu, a diagnostyka silnika benzynowego

Wpływ motoryzacji na jakość powietrza

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: SEN US-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Energetyka Specjalność: Urządzenia, sieci i systemy elektroenergetyczne

Silnik AHU. Jałowy bieg (ciepły silnik, temperatura płynu chłodzącego nie niższa niż 80 C. Numer 0 (dziesiętne wartości wskazań)

EKOLOGIA I OCHRONA ŚRODOWISKA W TRANSPORCIE LABORATORIUM Ćwiczenie 5. Temat: Ocena skuteczności działania katalitycznego układu oczyszczania spalin.

STOCHOWSKA WYDZIAŁ IN

Najnowszy system dual fuel dla silników o zapłonie samoczynnym Stworzony całkowicie od podstaw z automatyczną kalibracją i korektą wtrysku gazu

PL B1. GULAK JAN, Kielce, PL BUP 13/07. JAN GULAK, Kielce, PL WUP 12/10. rzecz. pat. Fietko-Basa Sylwia

Kompleksowe podejście do rozwoju systemów ciepłowniczych

DATA OPRACOWANIA : styczeń Ogółem wartość kosztorysowa robót : Słownie: WYKONAWCA : INWESTOR : Data zatwierdzenia. Data opracowania styczeń 2011

Spis treści. PRZEDMOWA.. 11 WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ.. 13

Opis wyników projektu

WYKORZYSTANIE ENERGII SPALIN DO NAPĘDU TURBOGENERATORA W SILNIKU ZI USING EXHAUST GAS ENERGY TO DRIVE A TURBO-GENERATOR IN THE SI ENGINE

Schemat pojazdu Volkswagen Golf VII łatwiejsza naprawa dzięki cennym wskazówkom

BADANIA ODZYSKU ENERGII HAMOWANIA POJAZDU O NAPĘDZIE HYBRYDOWYM

Elektrotechnika i elektronika pojazdów samochodowych : podręcznik dla technikum / Jerzy Ocioszyński. wyd. 11. Warszawa, 2010.

Schemat pojazdu Peugeot 508 łatwiejsza naprawa dzięki cennym wskazówkom

ANALIZA CZĘSTOTLIWOŚCIOWA DRGAŃ CZYNNIKA ROBOCZEGO W UKŁADZIE DOLOTOWYM SILNIKA ZI

Kłopotliwy EGR. Jak sprawdzić poprawność jego działania? [PORADNIK]

Projekt stanowiska badawczego do oceny elementów w wykonawczych aktoryki samochodowej

POMIARY OPORÓW WEWNĘ TRZNYCH SILNIKA SPALINOWEGO

LABORATORIUM MECHATRONIKI na Wydziale Mechanicznym. Politechniki Krakowskiej

Wyznaczanie sprawności diabatycznych instalacji CAES

Schemat elektryczny Mercedes-Benz łatwiejsza naprawa dzięki cennym wskazówkom

Możliwości poprawiania efektywności energetycznej w polskich zakładach

Podstawy PLC. Programowalny sterownik logiczny PLC to mikroprocesorowy układ sterowania stosowany do automatyzacji procesów i urządzeń.

Transkrypt:

LUFT Mirosław 1 OLSZOWIEC Paweł 2 Kryteria doboru sygnałów dla sterownika systemu REST WSTĘP Recovery Energy System with Turbogenerator REST jest opracowanym przez autorów innowacyjnym rozwiązaniem posiadającym modułową budowę wyróżniającą strukturę mechaniczną turbogenerator oraz strukturę zarządzającą sterownik znajdująca się na rysunku 1. Założeniem opracowanego systemu jest jego uniwersalność i kompatybilność z różnymi rodzajami pojazdów pozwalające na odzysk energii w każdych warunkach eksploatacyjnych. Dlatego też istotnym jest fakt poprawnego oraz elastycznego doboru kryteriów pomiaru wielkości charakteryzujących pracę silnika spalinowego. Właściwy dobór wielkości wejściowych pozwoli na optymalną konfigurację i wysterowanie aktuatorów. Nie bez znaczenia dla spójności działania systemu jest także metoda opomiarowania sygnałów. Dlatego też zgodnie ze standardami wyznaczonymi przez producentów pojazdów autorzy zaplanowali wykorzystanie magistrali CAN klasy C 25kb/s 1Mb/s do wymiany danych pomiędzy elementami pojazdu a komponentami systemu REST. Implementacja powyższego standardu zapewni stabilność przesyłu danych, jednolitość mierzonych wartości oraz wspomnianą wcześniej kompatybilność z systemami elektrycznymi nowoczesnych pojazdów samochodowych. Rys.1 Struktura systemu REST [5] 1. PARAMETRY NIE ELEKTRYCZNE Wśród sygnałów uwzględnionych w procesie wysterowania systemu REST należy uwzględnić znaczną część wielkości nieelektrycznych towarzyszących pracy silnika spalinowego. Należą do nich: ciśnienie w układzie wydechowym, prędkość obrotowa jednostki tłokowej, temperatura silnika, temperatura otoczenia, skład mieszanki paliwowo powietrznej. By powyższy system mógł pełnić funkcję rekuperacji, a co za tym idzie realizować zadanie ekologiczne, każda z wyżej wymienionych 1 Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Transportu i Elektrotechniki; 26-600 Radom; ul. Malczewskiego 29. Tel: + 48 361-70-31, m.luft@uthrad.pl 2 Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Transportu i Elektrotechniki; 26-600 Radom; ul. Malczewskiego 29. Tel: + 48 48 361-77-13, p.olszowiec@uthrad.pl 3878

wartości pracy silnika musi pozostać w stanie równowagi. W silnikach wielocylindrowych bardzo ważna jest znajomość parametrów termodynamicznych gazów w przewodach układów wylotowych. Przewody te łączą się w węzłach rozdzielających lub łączących ładunki gazu o różnych właściwościach fizycznych i w różnym stanie termodynamicznym. Zjawiska termiczne (spadek temperatury spalin, przenikanie ciepła), zachodzące w układzie wylotowym spadki ciśnienia spalin mają znaczący wpływ na uzyskaną moc turbiny spalinowej oraz dobór maszyny elektrycznej. W pracy autorzy przedstawili koncepcję obliczeń strat ciśnienia w przewodach rozgałęzionych opartej na bilansie masy i energii, pozwalającej na wyznaczenie parametrów termodynamicznych, a także udziałów masowych poszczególnych składników w węźle. Proponowany model matematyczny dedykowany jest dla przewodów usytuowanych względem siebie o kąt θ oraz dla przewodu rozgałęzionego typu T. Ilość masy gazu dopływającego z poszczególnych przewodów do węzła zależy od różnicy ciśnień w przewodach i samym węźle. W każdym przewodzie dopływa, lub odpływa od węzła masa ładunku dm o prędkości u, ciśnieniu p i jednostkowej energii e. Względne ciśnienie gazu w każdym punkcie układu określone jest zależnością. gdzie: P - ciśnienie absolutne w układzie, P 0 - ciśnienie odniesienia, k - stosunek ciepła właściwych w danej temperaturze. Celem uniknięcia problemów eksploatacyjnych z jakimi borykając się producenci systemów oczyszczania DPF/FAP w jednostkach wysokoprężnych eksploatowanych w aglomeracjach miejskich, a zarazem uzyskać jak największą wydajność turbogeneratora. W procesie wysterowania systemu REST należy uwzględnić prędkość obrotową silnika tłokowego oraz charakterystyki pracy silnika spalinowego o zapłonie iskrowym który to przyjmuje optymalne warunki pracy tylko w wybranym zakresie obrotów co obrazuje tabela nr 1. Wykazują to próby obciążenia badanej jednostki przeprowadzone na hamowni silnikowej Wydziału Mechanicznego Politechniki Opolskiej rysunek 3. Wyk.1 Zakres pracy silnika spalinowego w cyklu drogowym [3] Analiza ta pozwoliła na wyznaczenie optymalnego zakresu współpracy systemu REST z omawianym silnikiem spalinowym, wykazując zarazem największą przestrzeń do rekuperacji energii elektrycznej płynącej z przepływu spalin. Korelacja dwóch powyższych parametrów określających próg tłumienia spalin względem momentu uzyskania sprawności przez turbogenerator wskazuje, iż system REST winien załączać turbinę powyżej 1500 obr/min. 3879

Dla osiągnięcia precyzyjnej współpracy pomiędzy jednostką spalinową a systemem REST kolejnym parametrem od którego autorzy uzależniają wysterowanie układu jest temperatura silnika. Jest to wartość kluczowa, gdyż w zakresie 85-90 C oraz 105-110 C przedziały te mają ekologiczne znaczenie dla procesu spalania w silniku. W przedziale pierwszym następuje potrzeba regulacji temperatury, w celu zwiększenia mocy silnika, poprzez poprawienie stopnia napełniania cylindra oraz wzrost stopnia sprężania. Ingerencja w charakterystykę termiczną w przedziale drugim pozwala redukować emisję tlenku węgla oraz węglowodorów. Proces ten przekłada się bezpośrednio na zmniejszenie zużycia paliwa. Uwzględnienie tych wartości w badaniach na hamowni pozwoliło uzupełnić przedział współpracy systemu REST z jednostką spalinową. Ostatnim z dotychczas przebadanych parametrów nieelektrycznych jest skład mieszanki paliwowo powietrznej oparty na czasie uzyskania składu na poziomie λ=1. W badanej jednostce zastosowano dwustanowe czujniki tlenu bazujące na zasadzie napięciowej. Czujnik taki działa w sposób pośredni. Resztkowa zawartość tlenu w spalinach może być mierzona za pomocą umieszczonych na sondzie lambda elektrod. Zewnętrzna elektroda wykonana jest z porowatej warstwy platyny, zaś ceramika sondy jest wykonana z dwutlenku cyrkonu stabilizowana tlenkiem itru. Sonda jest umieszczona w miejscu, przez które przepływa strumień spalin stykający się z elektrodą platynową. Elektroda wewnętrzna również platynowa, ma kontakt z tlenem zawartym w powietrzu. W trakcie badania tego parametru uzyskano kolejny przedział określający przestrzeń współpracy z systemem REST wskazujący na istotę temperatury zewnętrznej mający wpływ na czas uruchomienia sondy lambda. 2. PARAMETRY ELEKTRYCZNE Wśród parametrów elektrycznych potrzebnych do funkcjonowania systemu REST uwzględniono stan naładowania akumulatora, chwilowy wydatek alternatora który obrazuje wykres nr 2 oraz informacje o zapotrzebowaniu na energię elektryczną. Jak już wcześniej wspomniano założeniem opisywanego systemu jest uniwersalność i kompatybilność z większością dostępnych na rynku pojazdów samochodowych. Dlatego też głównym zasobnikiem energii eklektycznej przyjętym dla celów projektu jest akumulator ołowiowo kwasowy zasilany napięciem stałym. Wyk.2 Moc prądnicy prądu przemiennego [5] Dla poprawnego funkcjonowania układu i zarządzania potencjałem elektrycznym konieczna jest informacja o stanie naładowania zasobnika poprzez implementację dodatkowego komponentu określającego wartość pojemnościową akumulatora. Kolejnym parametrem pozwalającym na optymalne funkcjonowanie układu jest wartość mocy generowanej przez alternator oraz chwilowe zapotrzebowanie na energię. Powyższe informacje autorzy zaplanowali pozyskać wykorzystując magistralę CAN i komunikację ze sterownikiem zarządzającym potencjałem elektrycznym, np. J519 dla grupy VW co przedstawiono na rysunku nr 2. 3880

Rys.2 Sygnał magistrali CAN komunikacja sterownik J519 brama CAN Powyższy sterownik ma za zadanie zarządzanie obciążeniem elektrycznym oraz rezerwami energii niezbędnymi do startu motoru oraz funkcjonowanie wszelkich urządzeń wchodzących w skład systemu. Jeśli to konieczne poszczególne systemy elektryczne np. układ komfortu zostają wyłączane bez narażania wymogów bezpieczeństwa. Moduł zarządzania energią elektryczną monitoruje system prędkości obrotowej silnika, napięcie akumulatora i obciążenia alternatora poprzez pola sygnału DF (dynamo). Z tych informacji oraz informacji o tym, które urządzenia są włączone, moduł sterujący układu elektrycznego pojazdu ocenia stan obciążenia alternatora stan ten przedstawia rysunek nr 3. Na podstawie tej oceny, moduł sterujący układu elektrycznego pojazdu może zwiększyć prędkość obrotową silnika przez moduł sterujący silnika lub wyłączyć moduł komfortu. Możliwe są trzy tryby pracy zarządzanie obciążeniem.tryb normalny funkcja nadzoru. Przy napięciu akumulatora poniżej 12,7 V, moduł zarządzania energia elektryczną pojazdu zaleca wzrost biegu jałowego silnika. Przy napięciu akumulatora poniżej 12,2 V wyłączane są takie urządzenia elektryczne jak podgrzewanie siedzeń, klimatyzacja, radio, oświetlenie wewnętrzne i inne elementy nie wpływające na bezpieczeństwo podróży. Rys.3 Odczyt parametrów rzeczywistych obciążenie alternatora, stan naładowania akumulatora WNIOSKI Podsumowując pierwszy etap badań mający na celu dobór wartości wielkości wejściowych dla wstępnej konfiguracji systemu REST, potwierdzono słuszność dotychczasowych badań. Przeprowadzono teoretyczne rozważania znalazły uzasadnienie w badaniach empirycznych i przyczyniły się do optymalizacji projektowanego układu. Ponadto wskazały dalszą przestrzeń do badań i eksperymentów w sferze podniesienia ekologiczności opisywanego układu oraz obnażyły konieczność znacznego przyśpieszenia działania elementów wykonawczych. Dalsze działania związane z projektem będą miały na celu ustalenie bilansu energetycznego zespołu napędowego oraz 3881

wskazania uśrednionej zdolności gromadzenia potencjału elektrycznego. Następnym etapem jaki zaplanowali autorzy będzie implementacja systemu do pojazdu samochodowego i konfiguracja układu w warunkach obciążeń zarówno w warunkach laboratoryjnych jak i drogowych. Streszczenie Artykuł przedstawia analizę sygnałów wejściowych systemu REST oraz ich zastosowanie w poprawnym funkcjonowaniu struktury. W materiale ponad to przedstawiono infrastrukturę systemu oraz priorytety sygnałów wejściowych wraz z istotą ich współpracy z środowiskiem pojazdu samochodowego. Powyższa analiza jest podsumowaniem pierwszego etapu prac nad budową systemu zarządzającego układem mającego za zadanie rekuperować energię elektryczną bazującą na stratach wynikających z pracy silnika spalinowego pojazdu samochodowego. The selection criteria signals to the system controller REST Abstract This article presents an analysis of the input signals REST system and their application to the proper functioning of the structure. The material above described system infrastructure and priorities for input signals with the essence of their interaction with the environment of a motor vehicle. The above analysis is a summary of the first phase of work on the construction of the system management system which aims to recuperate electricity based on losses resulting from the internal combustion engine vehicle. BIBLIOGRAFIA 1. Postrzednik S., Żmudka Z.: Termodynamiczne oraz ekologiczne uwarunkowania eksploatacji tłokowych silników spalinowych, Gliwice 2007. 2. Kozaczewski W.: Konstrukcja grupy tłokowo cylindrowej silników spalinowych. WKiŁ 2010. 3. Dziubański S., Jantos J., Mamala J.: Wykorzystanie energii spalin do napędu turbogeneratora w silniku ZI, Czasopismo Techniczne Politechnika Krakowska 2008. 4. Teodorczyk A., Rychter T.: Teoria silników tłokowych, WKiŁ 2006. 5. Luft. M, Olszowiec. P: Application of a turbogenerator in the I.C. engine exhaust system, Cesds Słowacja 2011. 6. Service Organisation: Sieć pokładowa, SEAT S.A Sdad. Barcelona. Tomo styczeń 2002. 7. www.volkswagen.com.pl 3882