THE PROPERTIES OF POWERTRAIN WITH DIESEL ENGINE AND CVT TRANSMISSION STEERING

Podobne dokumenty
Koncepcja sterowania układem napdowym z przekładni CVT

PROCEDURA BUDOWY MAP STEROWANIA UKŁADEM NAPĘDOWYM Z PRZEKŁADNIĄ BEZSTOPNIOWĄ CVT PROCEDURE OF POWERTRAIN WITH CVT TRANSMISSION STEERING MAPS BUILDING

INFLUENCE OF STEERING COURSE OF CVT TO DIESEL FUEL CONSUMPTION AND EXHAUST EMISSION AT ECE CYCLE

Badania eksperymentalne i symulacyjne odzysku energii hamowania w hydrobusie

ESTIMATION OF ENERGY EFFECTIVENESS OF VEHICLE USING CRUISE OPERATING DATA

WAYS TO CORRECTIONS EXPENSIVE ECONOMICS WORK OF ENGINE OF HEAVY LOADED TRUCK

Zadania pomiarowe w pracach badawczo-rozwojowych. Do innych funkcji smarów nale$#:

W Y B R A N E P R O B L E M Y I N Y N I E R S K I E ALGORYTM STEROWANIA ADAPTACYJNEGO HYBRYDOWEGO POJAZU KOŁOWEGO

Analityczne wyznaczanie charakterystyk mocy cz ciowych za pomoc wzorów Leidemanna

Adam DANIELCZOK Andrzej BIENIEK Ireneusz HETMAŃCZYK. 1. Wprowadzenie. 2. Analiza teoretyczna

COMPARISON OF POLLUTANT EMISSIONS TEST CYCLES FOR IC ENGINES

BADANIA RUCHU POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH W WARUNKACH POLSKICH

MODEL OF A DIESEL ENGINE FOR COMPUTER SIMULATIONS OF TRANSITION PROCESSES IN AN AGRICULTURAL TRACTOR DRIVING SYSTEM

Emisja substancji zanieczyszczajcych z pojazdów wg Regulaminów Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych (EKG ONZ) oraz

Prdnica prdu zmiennego.

Laboratorium elektryczne. Falowniki i przekształtniki - I (E 14)

WPŁYW PARAMETRÓW ZAKŁÓCAJĄCYCH NA PRACĘ SKRZYNI BIEGÓW WYPOSAŻONEJ W PRZEKŁADNIĘ CVT

Badania symulacyjne procesu napędu w hydrobusie

SYMULACYJNE OKRELANIE SIY UCIGU CIGNIKA

z. 112 Transport 2016 Andrzej Lechowicz, Andrzej Augustynowicz

Identyfikacja rzeczywistych warunków eksploatacji samochodu z u yciem energoch onno ci jednostkowej

stopie szaro ci piksela ( x, y)

WPŁYW RODZAJU SKRZYNI BIEGÓW NA PRACĘ SILNIKA I PARAMETRY EKONOMICZNE UKŁADU NAPĘDOWEGO

Rafał WRONA. 1. Wstęp. 2. Analityczne metody oceny procesu rozpędzania i kryteria jakości

CONDITIONS OF DRIVE AND DIAGNOSTIC MEASUREMENTS DURING SEA TESTS

EXAMINATION OF POLLUTANT EMISSIONS FROM A CAR WITH HYBRID POWERTRAIN

POSSIBILITIES OF PARAMETRIC ESTIMATION OF VEHICLE OPERATION CONDITIONS

Euro Oil & Fuel Biokomponenty w paliwach do silników Diesla wpływ na emisję i starzenie oleju silnikowego

Biogas buses of Scania

EMISJA SPALIN Z WOZÓW BOJOWYCH ROSOMAK W WARUNKACH POLIGONOWYCH

UNIWERSALNY MODEL SYMULACYJNY UKŁADU NAPĘDOWEGO PROTOTYPU SAMOCHODU ELEKTRYCZNEGO ELV001

Badanie amortyzatorów na uniwersalnym stanowisku do diagnostyki układu nonego pojazdu samochodowego

Zaleno stanu technicznego układu TPC okrelonego parametrami diagnostycznymi, a emisj spalin na przykładzie pojazdu Polonez

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

ANALIZA PRACY SILNIKA INDUKCYJNEGO W WARUNKACH ZAPADU NAPICIA

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

FUNCTIONAL AGRIMOTOR TESTING SUPPLIED BY THE VEGETABLE ORIGIN FUELS BADANIE FUNKCJONALNE SILNIKA ROLNICZEGO ZASILANEGO PALIWAMI POCHODZENIA ROŚLINNEGO

Wymierne korzyci wynikajce z analizy procesów

Rys.1 Schemat blokowy uk adu miliwatomierza.

Piotr Ignaciuk *, Leszek Gil **, Stefan Liśćak ***

Koncepcja nowego testu energetycznego dla pojazdów samochodowych

WIRTUALNY UKŁAD STERUJĄCY POJAZDEM KOŁOWYM O NAPĘDZIE HYBRYDOWYM

BADAWCZE WYZNACZENIE ELEMENTÓW MACIERZY SZTYWNO CI MANIPULATORA SZEREGOWEGO

STANOWISKOWE BADANIE ZESPOŁU PRZENIESIENIA NAPĘDU NA PRZYKŁADZIE WIELOSTOPNIOWEJ PRZEKŁADNI ZĘBATEJ

UKŁAD HAMOWANIA ELEKTRYCZNEGO DO BADANIA NAPĘDÓW

STEROWANIE UK ADEM DYNAMICZNYM OBRÓBKI CZ CI OSIOWOSYMETRYCZNYCH O MA EJ SZTYWNO CI

BADANIA PORÓWNAWCZE PARAMETRÓW OPERACYJNYCH SILNIKA SB3.1/CR5 PRZY ZASILANIU PALIWEM SYNTETYCZNYM I OLEJEM NAP DOWYM

CHARAKTERYSTYKI PRACY SILNIKA HCCI ZASILANEGO BIOGAZEM

POMIARY ST E TLENU W DIAGNOZOWANIU POK ADOWYM TRÓJFUNKCYJEGO REAKTORA KATALITYCZNEGO SPALIN

POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Maszyn Roboczych i Transportu

ELASTYCZNOŚĆ SILNIKA ANDORIA 4CTI90

Instrukcja obsługi programu MechKonstruktor

ANALIZA RUCHU POJAZDU GSIENICOWEGO

WYKORZYSTANIE OPROGRAMOWANIA ADAMS/CAR RIDE W BADANIACH KOMPONENTÓW ZAWIESZENIA POJAZDU SAMOCHODOWEGO

Karol Andrzejczak MIEJSKIEGO

Ćwiczenie 1. Symulacja układu napędowego z silnikiem DC i przekształtnikiem obniżającym.

MOŻLIWOŚĆ ODWZOROWANIA RZECZYWISTYCH WARUNKÓW PRACY SILNIKA NA SILNIKOWYM STANOWISKU HAMOWNIANYM

ANALIZA PORÓWNAWCZA ZASTOSOWANIA ZBIORÓW ROZMYTYCH W DIAGNOZOWANIU SILNIKÓW O ZAPŁONIE ISKROWYM I SILNIKÓW O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

SYMULACJA CYKLU PRACY HYBRYDOWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO GÓRNICZEJ LOKOMOTYWY SPĄGOWEJ

DIAGNOZOWANIE STANÓW ZDOLNO CI JAKO CIOWEJ PROCESU PRODUKCYJNEGO

Dynamika Uk adów Nieliniowych 2009 Wykład 11 1 Synchronizacja uk adów chaotycznych O synchronizacji mówiliśmy przy okazji języków Arnolda.

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

EXECUTION OF RESEARCH TESTS ON AUTOMATED DYNAMOMETER ENGINES STAND REALIZACJE TESTÓW BADAWCZYCH NA ZAUTOMATYZOWANEJ HAMOWNI SILNIKÓW SPALINOWYCH

Selection of controller parameters Strojenie regulatorów

SZKIC ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ROZWI ZA ZADA W ARKUSZU II

GODZINOWA METODA OBLICZANIA ZAPOTRZEBOWANIA NA ENERGI W SYSTEMACH WENTYLACJI I KLIMATYZACJI

WPŁYW STYLU JAZDY KIEROWCY NA EKOLOGICZNOŚĆ POJAZDU

XXIII Konferencja Naukowa POJAZDY SZYNOWE 2018

WYBRANE ASPEKTY ANALIZY MATERIAŁOWO-ENERGETYCZNEJ DLA FAZY BUDOWY AUTOBUSU

WYZNACZENIE KWAZISTACJONARNYCH WARUNKÓW PRACY SILNIKA ZI W SAMOCHODZIE CALCULATE OF AREA QUASISTATICAL RUNNING CONDITIONS OF SI AUTOMOBIL ENGINE

Ocena kształtu wydziele grafitu w eliwie sferoidalnym metod ATD

Amortyzacja rodków trwałych

Zasady doboru zaworów regulacyjnych przelotowych - powtórka

WSPÓŁCZYNNIK MOCY I SPRAWNOŚĆ INDUKCYJNYCH SILNIKÓW JEDNOFAZOWYCH W WARUNKACH PRACY OPTYMALNEJ

METHODOLOGY OF SELECTION OF VIBRATION ISOLATORS OPTIMUM CHARACTERISTICS FOR FASTENING ADDITIONAL EQUIPMENT IN VEHICLES

MODELOWANIE MASZYNY SRM JAKO UKŁADU O ZMIENNYCH INDUKCYJNOŚCIACH PRZY UŻYCIU PROGRAMU PSpice

Przycisk pracy. Przycisk stopu/kasowanie

Analiza parametrów pracy napędu hybrydowego Toyoty Prius III w procesie hamowania

BADANIE SYMULACYJNE JEDNOFAZOWEJ PRZERWY W ZASILANIU ORAZ PONOWNEGO ZAŁĄCZENIA NAPIĘCIA ZASILANIA NA DYNAMIKĘ SILNIKA INDUKCYJNEGO

CHARAKTERYSTYKA GĘSTOŚCI CZASOWEJ JAKO PODSTAWOWY CYKL OBCIĄŻEŃ W BADANIACH CIĄGNIKÓW ROLNICZYCH

MyPowerGrid. Ewidencja i kontrola kosztów poprzez monitoring w czasie rzeczywistym. Grzegorz Gutkowski

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

ZMIANY PRZEBIEGU LOTU SPOWODOWANE B DAMI POMIARU PO O ENIA K TOWEGO SAMOLOTU PODCZAS WYKONYWANIA AUTOMATYCZNIE STEROWANEGO MANEWRU

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Nowe układy napędowe Volvo: większa moc i niższe zużycie paliwa

Pomiar i nastawianie luzu w osiach posuwowych obrotowych

TŁOCZNO BLACH O PODWYSZONEJ WYTRZYMAŁOCI

TECHNICZNE I EKSPLOATACYJNE UWARUNKOWANIA SKŁADU SPALIN GENEROWANYCH PRZEZ WYBRANE POJAZDY TRANSPORTU OSOBOWEGO

OGNIWO PALIWOWE W UKŁADACH ZASILANIA POTRZEB WŁASNYCH

THROTTLE RANGE AND SPEED MOTION PROGRAMMING IN SI ENGINE PROGRAMOWANIE ZAKRESU I PRĘDKOŚCI RUCHU PRZEPUSTNICY W SILNIKU ZI

WIRTUALNA MASA SAMOCHODU MIARĄ JEGO SPRAWNOŚCI TECHNICZNEJ CAR VIRTUAL MASS AS A MEASURE OF ITS TECHNICAL EFFICIENCY

BADANIA MODELOWE HYBRYDOWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO LOKOMOTYWY SPĄGOWEJ

ANALIZA OBCIĄŻEŃ JEDNOSTEK NAPĘDOWYCH DLA PRZESTRZENNYCH RUCHÓW AGROROBOTA

Izolacja Anteny szerokopasmowe i wskopasmowe

MODEL STANOWISKA DO BADANIA OPTYCZNEJ GŁOWICY ŚLEDZĄCEJ

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

Badania sprawności prototypowej bezstopniowej przekładni łańcuchowej hybrydowego układu napędowego samochodu osobowego

BADANIA SYMULACYJNE MULTIPLIKUJ CEJ PRZEK ADNI HYDROSTATYCZNEJ O ZMIENNYM PRZE O ENIU

Transkrypt:

Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 15, No. 3 2008 THE PROPERTIES OF POWERTRAIN WITH DIESEL ENGINE AND CVT TRANSMISSION STEERING Zbigniew Pawleski, Tomasz Paczyski Vehicle Institute, Construction and Operating of Machines eromskiego Street 116, 90-924 ód, Poland tel.: +48 42 6312392, fax: +48 22 6312398 e-mail: pawelski@p.lodz.pl tomaszpalczynski@wp.pl Abstract At this paper there were described properties of powertrain with diesel engine and CVT transmission. At this system, engine load is not directly proportional to acceleration pedal position. Position of this pedal is only interpreted as the driver will, about demanded vehicle speed, and the way of achievement of it (dynamic, economic drive) in other word strategy choose. Nowadays ecologic conditionings, it means EURO 3, 4, 5 standards, requires from drive strategies to be ecologic. Decision of shift value and engine load (proportional to fuel dose, 100% for maximal dose) is elaborated at primary controller, in spite of driver, enabling economic and ecologic powertrain work. CVT transmission introducing additional degree of freedom to powertrain facilitate above steering strategies realization. Presented system has possibility, within the framework of possessed degrees of freedom, the realization of the modes of economic drive or dynamic drive. Assuming given acceleration in vehicle impetus gaining cycle, system is in possession of only one degree of freedom (the point of the constant angular engine speed) limiting the performance of system in optimum areas (proportional participation of PHASE II in all vehicle impetus gaining cycle). Advantages resultant from the above mentioned control method are particularly visible in the vehicle impetus gaining cycle, to the speed of 15 m/s, characteristic for the municipal conditions. For proposed control variant with test 150 one is observing the lowering of the fuel expenditure and also lowering of toxic elements exhaust emmisions. In the case of the emissions, decrease was at the level of 28% in comparison with the worst variant (regarding to this criteria),,test 315 ; for cruise expenditure of fuel we obtain decrease about 17% for analogous tests. Keywords: engine steering, continuous variable transmission, fuel consumption, exhaust emission, modelling and simulation of vehicle powetrain WASNOCI STEROWANIA UKADU NAPDOWEGO Z SILNIKIEM O ZS I PRZEKADNI CVT Streszczenie W pracy zaprezentowano wasnoci sterowania ukadu napdowego pojazdu z silnikiem o ZS i przekadni bezstopniow CVT. W tym ukadzie, obcienie silnika nie jest wprost proporcjonalne do pooenia pedau przyspieszenia. Pooenie pedau przyspieszenia jest interpretowane jako informacja o woli kierowcy, o zadanej prdkoci pojazdu i sposobie jej osignicia (jazda dynamiczna, ekonomiczna), czyli wyborze strategii jazdy. Obecne uwarunkowania ekologiczne tj. normy EURO 3, 4, 5, wymagaj by odpowiadajce im strategie jazdy byy realizowane ekologiczne. Decyzja o wyborze przeoenia i stopniu obcienia silnika (proporcjonalnym do wielkoci dawki oleju napdowego, 100% dla dawki maksymalnej) jest podejmowana w sterowniku nadrzdnym, poza kierowc, pozwalajc ostatecznie na ekonomiczn i ekologiczn prac caego ukadu napdowego. Przekadnia CVT wprowadzajc do ukadu napdowego dodatkowy stopie swobody uatwia realizacj w/w strategii sterowania. Prezentowany ukad ma moliwo, w ramach posiadanych stopni swobody, realizacji trybów jazdy ekonomicznej czy dynamicznej (Tab. 2 próba 150 i 315). Przyjmujc zadane przyspieszenie w cyklu rozpdzania pojazdu, ukad posiada tylko jeden stopie swobody (punkt staej prdkoci ktowej silnika) ograniczajcy prac ukadu w obszarach optymalnych. (udzia procentowy FAZY II w caym cyklu rozpdzania). Korzyci wynikajce z powyszego sposobu sterowania s szczególnie widoczne w fazie rozpdzania pojazdu, do prdkoci 15 m/s, charakterystycznej dla warunków miejskich. Dla proponowanego wariantu sterowania z prób 150 obserwuje si obnienie zuycia

Z. Pawleski, T. Paczyski paliwa a take toksycznych skadników spalin. W przypadku emisji spadek ten wyniós 28% w porównaniu do najgorszej pod wzgldem tego kryterium wariantu tj. próby 315 ; dla przebiegowego zuycia paliwa uzyskujemy zmniejszenie o 17% dla analogicznych prób. Sowa kluczowe: sterowanie silnikiem, przekadnia bezstopniowa, zuycie paliwa, emisja toksycznych skadników spalin, modelowanie i symulacja ukadów napdowych pojazdów 1. Wstp Przekadnia bezstopniowa, ze wzgldu na moliwo cigej zmiany przeoenia, wprowadza do ukadu napdowego dodatkowy stopie swobody. Umoliwia pene wykorzystanie mocy silnika wg hiperboli staej mocy na wykresie trakcyjnym pojazdu, w przeciwiestwie do ukadów ze stopniow zmian przeoenia. W zwizku z tym, moliwe jest przyspieszanie pojazdu, dziki cigej zmianie przeoenia, przy staej prdkoci ktowej silnika. Stopie obcienia silnika zapewnia wtedy wymagan dynamik pojazdu dziki nadwyce momentu obrotowego silnika w porównaniu do momentów oporów zredukowanych na waek przekadni CVT. Mona przyj róne wartoci staej prdkoci ktowej silnika dla rónych strategii rozpdzania pojazdu [7]: - jazda dynamiczna - silnik powinien jak najszybciej osign prdko ktow momentu maksymalnego i moliwie dugo utrzyma t prdko w procesie rozpdzania, - jazda ekonomiczna - praca silnika w obszarach niskiego jednostkowego zuycia paliwa, - jazda ekologiczna - praca silnika w obszarach niskiej toksycznoci spalin, patrz [7]. 2. Model ukadu napdowego z przekadni bezstopniow W pracach [5,6], przedstawiono model ukadu napdowego z przekadni bezstopniow CVT. Do modelu silnika wykorzystano charakterystyki silnika VW1.9TDI typ AJM, wyznaczone na podstawie bada na hamowni silnikowej firmy Schenck w Instytucie Pojazdów, Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki ódzkiej. Punkty tych charakterystyk okrelono dla stanów ustalonych tj. bez uwzgldnienia dynamiki przejcia od jednego punktu pomiarowego do kolejnego. Jako stopie obcienia silnika przyjto (w procentach) wielko dawki paliwa w odniesieniu do jej wartoci dla mocy maksymalnej. Przedstawienie charakterystyki uniwersalnej obcienia silnika w ukadzie trójwymiarowym (moment obrotowy silnika, jako funkcja jego prdkoci ktowej i stopnia obcienia) jest nasz propozycj do realizacji bada symulacyjnych silnika w danym ukadzie napdowym. Model przekadni bezstopniowej zbudowano dla warunków stacjonarnych z uwzgldnieniem tarcia kulombowskiego, natomiast jej dynamik oparto na modelu Ide [8], w którym wspóczynnik tarcia i sprawno wprowadzono do modelu w postaci trójwymiarowych map, zbudowanych w oparciu o wyniki bada eksperymentalnych z pracy [8]. Prezentowany ukad regulacji posiada nastpujce zmienne sterowane: a) stopie obcienia silnika [%], b) przeoenie przekadni CVT [-]. Warto przeoenia przekadni CVT wpywa na zmian prdkoci ktowej silnika a take na jego obcienie, natomiast stopie obcienia silnika wpywa na jego moment obrotowy. Zmienne sterowania s nazywane stopniami swobody ukadu [8,9]. 3. Budowa modelu ukadu napdowego Powyej zaproponowana koncepcja ukadu sterowania zostaa zrealizowana przy uyciu modelu symulacyjnego w programie Matlab R2008b Simulink, którego schemat przedstawia Rys. 2. W ukadzie regulacji, Rys. 2, ze sprzeniem zwrotnym wykorzystano dwa (zgodnie z liczb stopni swobody ukadu) regulatory PID. 434

The Properties of Powertrain with Diesel Engine and CVT Transmission Steering W omawianym ukadzie mamy dwa obwody sterowania: 1. Sterowanie Momentem obrotowym silnika przez zmian stopnia obcienia silnika. Na podstawie zadanego przyspieszenia pojazdu okrelono wymagan warto prdkoci pojazdu, która stanowi warto zadan dla rozpatrywanego obwodu sterowania. Porównujc warto tej prdkoci V ZAD z jej aktualn wartoci V POJ wyznaczono uchyb regulacji e V, na podstawie którego w regulatorze PID obliczane jest wzmocnienie bdce stopniem obcienia silnika %. Moment obrotowy silnika zmienia si tak by zapewni wymagan prdko pojazdu. 2. Sterowanie prdkoci ktow silnika przez zmian przeoenia przekadni bezstopniowej CVT. Porównujc warto prdkoci ktowej silnika S z zadan ZAD wyznaczono uchyb regulacji e, na podstawie którego w regulatorze PID obliczane jest wzmocnienie odpowiadajce przeoeniu przekadni bezstopniowej CVT. Przeoenie przekadni bezstopniowej zmienia si w ten sposób, e zapewnia moliwie dug (w ramach rozpitoci przeoe przekadni CVT) prac silnika ze sta zadan prdkoci ktow. e V e Rys. 1. Schemat sterowania ukadem napdowym do budowy modelu w programie MatlabR2008a/Simulink Fig. 1. Powertrain steering schema used at modeling with MatlabR2008a/Simulink 4. Wyniki bada symulacyjnych Badania symulacyjne przeprowadzono dla wielu wariantów przebiegu prdkoci zadanej V ZAD i rónych wartoci zadanej prdkoci ktowej silnika S. W poniszej pracy zaprezentowano wybrane cztery warianty pracy modelu, które obrazuj podstawowe wasnoci opisywanego ukadu sterowania, potwierdzajc jego prawidowo. Na Rys. 3 przedstawiono wyniki bada symulacyjnych procesu rozpdzania pojazdu dla omawianego ukadu sterowania w czterech wariantach: a) utrzymanie staej prdkoci ktowej silnika na poziomie 150 [rad/s] - strategia minimalnej emisji NO X, b) utrzymanie staej prdkoci ktowej silnika na poziomie 175 [rad/s] - strategia jazdy dynamicznej, 435

Z. Pawleski, T. Paczyski c) utrzymanie staej prdkoci ktowej silnika na poziomie 275 [rad/s] - strategia jazdy ze rednimi prdkociami, d) utrzymanie staej prdkoci ktowej silnika na poziomie 315 [rad/s] - strategia z duymi prdkociami. 4.1. Fazy pracy ukadu Na Rys. 2-3 przedstawiono przebiegi zmiennych sterujcych (obcienie i przeoenie) ukadem i jednej zmiennej sterowanej (prdko ktowa silnika). Moemy wyróni nastpujce fazy pracy ukadu sterowania: a) Faza I - rozpdzanie pojazdu przy staym przeoeniu CVT; w tej fazie silnik osiga zaoon sta prdko ktow. Zwikszajc warto tej prdkoci zwiksza si udzia procentowy Fazy I kosztem Fazy III w caym cyklu rozpdzania, przesuwajc jednoczenie punkt rozpoczcia Fazy II (ustalenie prdkoci ktowej silnika, Rys. 2, i jego obcienia, zmiana przeoenia przekadni CVT, Rys. 3), b) Faza II - rozpdzanie pojazdu przy staej prdkoci ktowej silnika, w tej fazie nastpuje ciga zmiana przeoenia przy staej (zaoonej) prdkoci ktowej silnika. Zmiana punktu staej prdkoci ktowej silnika wpywa na udzia procentowy tej fazy w caym cyklu, c) Faza III - rozpdzania pojazdu przy wzrocie prdkoci ktowej silnika i staej wartoci przeoenia. Zwikszajc warto punktu staej prdkoci ktowej silnika zmniejszamy udzia procentowy tej fazy w caym cyklu na rzecz Fazy I. Rys. 2. Przebieg zmiennoci prdkoci ktowej silnika w funkcji prdkoci pojazdu z utrzymaniem jej staej wartoci na poziomie a) 350 rad/s, b) 350 rad/s, c) 150 rad/s, d) 175 rad/s Fig. 2. Engine angular velocity course as the vehicle velocity function with constant holding this value at level: a) 150[rad/s], b) 175[rad/s], c) 275[rad/s], d) 315[rad/s] Jak ju wspomniano, ukad sterowania zbudowano w ten sposób, e obydwa obwody sterowania s ze sob sprzone jedynie przez cz mechaniczn modelu. Na poziomie sterowania, ukady te s od siebie niezalene. Procentowy udzia Fazy II w caym cyklu rozpdzania stanowi kinetyczne ograniczenie omawianego ukadu sterowania, jak poniej: 436

The Properties of Powertrain with Diesel Engine and CVT Transmission Steering Vpocz, FAZA_ II S * icalk,min* rd Vpocz, FAZA_ II Vkon, FAZA_ II S * rd *( icalk,min icalk, maks ), (1) Vkon, FAZA_ II S * icalk, maks * rd gdzie: V - prdko pocztkowa Fazy II [m/s], pocz, FAZA_ II S - prdko ktowa silnika [rad/s], V - prdko kocowa Fazy II [m/s], kon, FAZA_ II i calk, maks;min - przeoenie cakowite minimalne i maksymalne [-]. Jak wynika z powyszej zalenoci, wraz ze wzrostem prdkoci ktowej silnika wystpuje wzrost wartoci rónicy Vpocz, FAZA_ II Vkon, FAZA_ II, czyli udziau procentowego Fazy II w caym cyklu rozpdzania pojazdu, Rys. 2. 4.2. Wasnoci ukadu Opisywany ukad sterowania, zapewnia przebieg zmiany przeoenia w funkcji prdkoci pojazdu jak na Rys. 3, dajc moliwo wykorzystania penego zakresu przeoe przekadni CVT do utrzymania staej prdkoci ktowej silnika. a) b) c) d) Rys. 3. Przebieg zmiennoci przeoenia cakowitego w funkcji prdkoci ktowej silnika z utrzymaniem jej staej wartoci na poziomie a) 350 rad/s, b) 350 rad/s, c) 150 rad/s, d) 175 rad/s Fig. 3. Total shift course as the vehicle velocity function with constant holding this value at level: a) 150[rad/s], b) 175[rad/s], c) 275[rad/s], d) 315[rad/s] W ramach FAZY II konieczna jest zmiana stopnia obcienia silnika ze wzgldu na rosnc z kwadratem prdkoci pojazdu si oporu powietrza. Przy zadanym staym przyspieszeniu pojazdu sia bezwadnoci jest staa w funkcji prdkoci pojazdu. 437

Z. Pawleski, T. Paczyski Przez zmian punktu staej prdkoci ktowej silnika, moliwy jest wybór obszarów pracy silnika, dziki czemu mona powiza ten punkt z wybran strategi jazdy (ekonomiczna, dynamiczna, ekologiczna). Przykadowo, utrzymanie staej prdkoci ktowej silnika w pobliu maksymalnego momentu obrotowego zapewni du dynamik pojazdu. Dla tak przyjtej strategii sterowania, kolejne ograniczenie to stopie obcienia silnika, który jest wielkoci wynikow zadanych wielkoci: punktu staej prdkoci ktowej silnika i wymaganego przyspieszenia. Wielkoci te wpywaj na stopie obcienia silnika. W zwizku z tym, w celu zmiany punktu pracy silnika, przy zadanym punkcie staej jego prdkoci ktowej, mamy moliwo jedynie zmiany stopnia jego obcienia, wpywajc na warto przyspieszenia pojazdu. Przy staej prdkoci ktowej silnika uzyskanej dziki cigej zmianie przeoenia przekadni CVT, zwikszajc stopie jego obcienia, zwikszamy jego moment obrotowy a tym samym przyspieszenie pojazdu. Mechanizm ten moe by wykorzystany podczas jazdy przy zaoonej staej prdkoci ktowej silnika i zadanym profilu prdkoci pojazdu ze zmiennym przyspieszeniem. Na podstawie powyszych rozwaa, mona sformuowa wniosek, e proponowane sterowanie ukadem napdowym z przekadni CVT, dla zadanej wartoci przyspieszenia pojazdu, zapewnia tylko jeden stopie swobody w postaci punktu staej prdkoci ktowej silnika do wyboru optymalnego (np. strategia dynamiczna, ekonomiczna, ekologiczna) obszaru sterowania caym ukadem. Stopie obcienia silnika jest wielkoci wynikow, i zaley od zadanego przyspieszenia pojazdu. Przy zadanym profilu prdkoci pojazdu wynikajcym z wybranego testu toksycznoci spalin, obszary optymalne (wyznaczone dla charakterystyk uniwersalnych momentu obrotowego, jednostkowego zuycia paliwa, emisji poszczególnych toksycznych skadników spalin) mog by okrelane tylko w funkcji prdkoci ktowej silnika. Chcc rozszerzy ich okrelenie w funkcji stopnia obcienia silnika naleaoby zdefiniowa je dla kolejnych wartoci zadanego przyspieszenia pojazdu. Uwzgldniajc powysze rozwaania, przeanalizowano charakterystyk emisji NO X. Na Rys. 4 przedstawiono wyniki bada symulacyjnych dla czterech powyej wytypowanych prób na trójwymiarowej mapie emisji NO X. Widoczny jest wpyw zmiany punktu staej prdkoci ktowej silnika na emisj NO X. Punkty staej prdkoci ktowej silnika przypadaj na róne poziomy wartoci emisji analizowanego skadnika spalin. Rys. 4. Przebieg zmiennoci emisji NO X w funkcji obcienia silnika i jego prdkoci ktowej silnika dla punktów staej prdkoci ktowej silnika o wartociach: 350 rad/s, 350 rad/s, 150 rad/s,175 rad/s. Fig. 4. NO X emission course as the engine load function with constant holding this value at level: a) 150[rad/s], b) 175[rad/s], c) 275[rad/s], d) 315[rad/s] 438

The Properties of Powertrain with Diesel Engine and CVT Transmission Steering Rys. 5. Obszary niskiej i wysokiej emisji NO X Fig. 5. Low and height NO X emission areas Charakterystyk uniwersaln emisji NO X silnika opisywanego ukadu napdowego mona podzieli na dwa obszary, Rys. 5: - niskiej emisji dla S < 100;180 > [rad/s] i stopie obcienia silnika nalecy do przedziau 0-100% a take dla obcie poniej 30% dla caego zakresu prdkoci ktowych silnika, - wysokiej emisji S > 180 [rad/s] i obcie powyej 30%. Ze wzgldu na decydujcy wpyw emisji NO X na ogóln ocen toksycznoci spalin ukadów napdowych z silnikami o ZS [7], pominito w tej pracy analiz trójwymiarowych map emisji CO i CH. Naley pamita e obszary optymalne dla CO, CH i NO X nie pokrywaj si. Porównujc ze sob Rys. 4 i 5 zauwaamy e praca ukadu napdowego dla próby 150, 175 powinna zapewni nisz emisj NO X. W zwizku z tym, w procesie rozpdzania pojazdu szczególnie dla prdkoci pojazdu do 15 m/s (ze wzgldu na emisj NO X ) celowe jest kontrolowanie prdkoci ktowej silnika na moliwie niskim poziomie. 4.3. Wyniki bada symulacyjnych i ich analiza W Tab. 1-2 i na Rys. 4, przedstawiono wybrane wyniki bada symulacyjnych charakteryzujce wpyw zmiany punktu staej prdkoci ktowej silnika na przebiegowe zuycie paliwa, emisj toksycznych skadników spalin. Przebieg zadanej prdkoci pojazdu przyjto na podstawie zaoonego staego przyspieszenia (a = 1,4 [m/s 2 ], rozpdzanie pojazdu od prdkoci 0 [m/s] do prdkoci 14 [m/s] w czasie 10 s) dla wszystkich prób. Poniej w Tab. 1 przedstawiono wyniki bada symulacyjnych procesu rozpdzania pojazdu do prdkoci 14 [m/s] dla czterech wariantów staej prdkoci ktowej silnika, tj. 150 [rad/s], 175 [rad/s], 275 [rad/s], 315 [rad/s]. W tabeli zestawiono wielkoci: rednie jednostkowe zuycie paliwa g e [g/kwh], przebiegowe zuycie paliwa G 100 wyraone w [dcm 3 /100 km], i emisj poszczególnych toksycznych skadników spalin wyraon w [ppm]. Dla kadej kolumny porównano wartoci dla kolejnych wariantów w ten sposób, e okrelono zmian tego wskanika w stosunku do wartoci maksymalnej. Wyniki tego porównania umieszczono w nawiasach i wyraono w procentach. Wariant g e g kwh Tab. 1. Warianty rozpdzania do prdkoci 14 [m/s] Tab. 1. Acceleration to 14 m/s speed variants G 100 3 dcm 100km NO X ppm CO ppm CH ppm 315 245 (0%) 19.8 (0%) 9220 (0%) 8602 (0%) 336 (0%) 275 240 (2%) 18.5 (7%) 8500 (8%) 7500 (13%) 300 (11%) 175 236 (4%) 17 (14%) 7500 (19%) 5500 (36%) 200 (40%) 150 232 (5%) 16.5 (17%) 6681 (28%) 4174 (51%) 165 (51%) 439

Z. Pawleski, T. Paczyski Przedstawione wyniki potwierdzaj wpyw punktu staej prdkoci ktowej silnika na emisj NO X, zmniejszenie emisji omawianego skadnika spalin o 28%. Celowa jest zmiana punktu staej prdkoci ktowej silnika w zalenoci od wybranego sposobu jazdy. Zmniejszajc warto staej prdkoci ktowej silnika pogarszajc jednoczenie wasnoci dynamiczne, zbliamy si do strategii jazdy ekonomicznej i ekologicznej. Na szczególn uwag zasuguje próba rozpdzania z utrzymaniem staej prdkoci ktowej silnika na poziomie 150 [rad/s] (wariant przydatny w warunkach ruchu miejskiego). W wariancie tym otrzymujemy najmniejsz warto emisji poszczególnych toksycznych skadników spalin, a take najmniejsze przebiegowe zuycie paliwa G 100 i jednostkowe zuycie paliwa g e. Obszary minimalnej emisji poszczególnych toksycznych skadników spalin pokrywaj si dla silnika o ZS w zakresie jego pracy przy prdkoci 150 [rad/s] dla stopnia obcienia w zakresie od 30% do 70%. W przypadku przebiegowego zuycia paliwa, ze wzgldu na pask charakterystyk jednostkowego zuycia paliwa, decydujcy wpyw miaa maa warto prdkoci ktowej czyli maej mocy silnika. Celowym jest wykorzystanie powyszego trybu sterowania w warunkach miejskich. 5. Wnioski: 1. Prezentowany ukad ma moliwo, w ramach posiadanych stopni swobody, realizacji trybów jazdy ekonomicznej czy dynamicznej (Tab. 2 próba 150 i 315). 2. Przyjmujc zadane przyspieszenie w cyklu rozpdzania pojazdu, ukad posiada tylko jeden stopie swobody (punkt staej prdkoci ktowej silnika) ograniczajcy prac ukadu w obszarach optymalnych. (udzia procentowy FAZY II w caym cyklu rozpdzania). Korzyci wynikajce z powyszego sposobu sterowania s szczególnie widoczne w fazie rozpdzania pojazdu, do prdkoci 15 m/s, charakterystycznej dla warunków miejskich. 3. Dla proponowanego wariantu sterowania z prób 150 obserwuje si obnienie zuycia paliwa a take toksycznych skadników spalin. W przypadku emisji spadek ten wyniós 28% w porównaniu do najgorszej pod wzgldem tego kryterium wariantu tj. próby 315 ; dla przebiegowego zuycia paliwa uzyskujemy zmniejszenie o 17% dla analogicznych prób. Planowane dalsze prace: 1. Propozycja procedury wykorzystania prezentowanego ukadu i jego wasnoci do tworzenia map sterowania. Przewiduje si moliwo zbudowania mapy sterowania silnikiem (stopie obcienia silnika w funkcji prdkoci pojazdu i pooenia pedau przyspieszenia) i przekadni bezstopniow (przeoenia przekadni CVT w funkcji prdkoci pojazdu i pooenia pedau przyspieszenia). Praca naukowa finansowana ze rodków na nauk w latach 2007/2008 jako projekt badawczy rozwojowy o Nr N 509 051 32/3749 (grant promotorski). Literatura [1] Bernhardt, M., Michaowski, J., Radzimirski, St., Motoryzacyjne skaenie powietrza, WKI Warszawa 1976. [2] Brace, C. J., Deacon, M., Vaughan, N. D., Burrows, C. R., Operating point optimizer for integrated diesel CVT powertrain. Application of Powertrain and Fuel Technologies to Meet Emissions Standards for the 21st Century, Seminar code C517, June 1996. [3] Dbicki, M., Teoria samochodu, teoria napdu, WNT, Warszawa 1971. [4] Jantos, J., Zintegrowane sterowanie samochodowym, spalinowym ukadem napdowym o przeoeniu zmiennym w sposób cigy, monografia PO, 2003. [5] Pawelski, Z., Paczyski, T., Wpyw krzywej sterowania przekadni CVT na zuycie paliwa i emisj spalin ukadu napdowego z silnikiem o ZS w cyklu ECE, KONES 2007. 440

The Properties of Powertrain with Diesel Engine and CVT Transmission Steering [6] Pawelski, Z., Paczyski, T., Model przekadni bezstopniowej z uwzgldnieniem tarcia kulombowskiego, Badanie symulacyjne w technice motoryzacyjnej, Susiec 2008. [7] Pawelski, Z., Paczyski, T., Linie optymalne sterowania silnikiem, Archiwum Motoryzacji 1/2007. [8] Bas, G., Vroemen, Component Control for the Zero Inertia Powetrain, CIP-Data Library Technische Universiteit Eidhoven. [9] Carbone, G., Mangialardi, L., Veenhuizen, P. A., Dynamics of CVT: comparison between theory and experiments 12 th IFToMM World Congress, Besancon (France), June 18-21, 2007. [10] Tenberge, P., Power Transmission in Continuously Variable Chain-Gears A new mathematical model for cery fast calculation of chain fotces, clamping ratio, slip, and efficiency. http://www.tu-chemnitz.de/mb/maschelem/pdf/powertransmission_in_chaincvts.pdf [11] Paczyski, T., Badania symulacyjne ukadu napdowego z przekadni CVT, Praca Dyplomowa, Instytut Pojazdów P, czerwiec 2002. [12] Pawelski, Z., Paczyski, T., Procedura analizy stanów dynamicznych pracy silnika spalinowego w ukadzie napdowym z przekadni CVT z wykorzystaniem programu Matlab- Simulink, Dynamical Systems Theory and Aplications DSTA, December 17-20 ód, Poland, 2007. [13] Elektroniczne sterowanie skrzynk biegów EGS, Informator techniczny BOSCH, 2005. 441