Innehållsförteckning. TSFS05 Fordonssystem Fö 5. Luft och bränsle Arbete och emissioner. Trevägskatalysatorn och lambdafönsteret.

Relevanta dokument
Innehållsförteckning. TSFS05 Fordonssystem Fö 9. Drivlina. Drivlina Modellering. Model-Based Control. Drivlina Reglering

Huvudlooparna. Luft och bränsle Arbete och emissioner. Indikatordiagram. En kort sammanfattning av termodynamiken

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor (MoDr) Fö 3 Arbetsprinciper, termodynamik och modeller för motormoment

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor (MoDr) Fö 3 Arbetsprinciper, termodynamik och modeller för motormoment

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor (MoDr) Fö 4 Momentmodellen, Motorreglering

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor (MoDr) Fö 5 Lambda reglering, Emissioner, Bonus om Lambda

Kortfattat facit till Tentamen TSFS 05 Fordonssystem 22 december, 2009, kl 8-12

Innehållsförteckning. TSFS05 Fordonssystem Fö 11. Nedskalning och överladdning. Modelleringsstrategi MVEM. Kompressor och Turbin Modeller

Innehållsförteckning. TSFS05 Fordonssystem Fö 12 Motor Jämförelse Diesel och Bensin. Diesel- och bensinmotorer De stora skillanderna

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor (MoDr) Fö 5 Lambda reglering, Emissioner, Bonus om Lambda

Innehållsförteckning. Nedskalning och överladdning. Kompressor och Turbin Modeller. Motor Repetition Turboreglering. Motor Knack. Tändningsreglering

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

C a H b +(a+ b 4 )(O N 2 ) aco 2 + b 2 H 2O+3.773(a+ b 4 )N 2. (A/F) = m a

Innehållsförteckning. Tändningsloopen. Repetition Ottocykelns effektivitet. Motor Knack Oktantal Oktantal & Knack. Tändningsreglering

r c λ >1.1

ARBETSGIVANDE GASCYKLER

Innehållsförteckning. TSFS05 Fordonssystem Fö 2. En viktig bild. Vilka är de viktigaste egenskaperna för ett fordon? Vad är luft?

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 12. Diesel- och bensinmotorer De stora skillanderna

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 06 Motor MVEM och Turbo. Kursinformation.

Arbete är ingen tillståndsstorhet!

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 14. Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 06 Motor MVEM och Turbo. Kursinformation.

Fordonssystem. TSFS05 Fordonssystem. Vilka är de viktigaste egenskaperna för ett fordon? Genomgång av kursinformationen. Frivillig laboration?

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Kap 4 energianalys av slutna system

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 06 Motor MVEM och Turbo. Kursinformation.

Motor Begrepp. Fordonssystem. Fordonssystem. är att sträva efter: Fordon är idag datoriserad maskiner.

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 9 Motor Jämförelse Diesel och Bensin. Förbränningsprocesserna

Tentamen i teknisk termodynamik (1FA527)

Arbetet beror på vägen

Tentamen i Termodynamik Q, F, MNP samt Värmelära för kursen Värmelära och Miljöfysik 20/8 2002

Kap 7 entropi. Ett medium som värms får ökande entropi Ett medium som kyls förlorar entropi

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 14. Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 12 Motor Jämförelse Diesel och Bensin. Förbränningsprocesserna

Termodynamik Föreläsning 2 Värme, Arbete, och 1:a Huvudsatsen

Innehållsförteckning. Kompressor och Turbin Modeller. Nedskalning och överladdning. Motor Repetition. Övergripande Reglering.

Innehållsförteckning. TSFS05 Fordonssystem Fö 10. Drivlina. Drivlina Modellering. Model-Based Control. Drivlina Reglering.

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 8 Motor Övergripande reglering, laddtryck, knack och knackreglering

Mer om medelvärdesmodellering av motorer Generell modelleringsstrategi

Kretsprocesser. För att se hur långt man skulle kunna komma med en god konstruktion skall vi ändå härleda verkningsgraden i några enkla fall.

Förbränningsmotorer. Per Tunestål

Termodynamik Föreläsning 4

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

Entropi. Det är omöjligt att överföra värme från ett "kallare" till ett "varmare" system utan att samtidigt utföra arbete.

Hydraulik - Lösningsförslag

Luft/Bränsleförhållande och bränsleomvandlingsgrad. Stegsvar: Trottel Luftmassflöde, Insugstryck, Moment

Termodynamik (repetition mm)

Inneha llsfo rteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor (MoDr) Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 12. Diesel- och bensinmotorer De stora skillanderna

Kan lägre metanhalt göra biogasen mer lönsam?

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

mg F B cos θ + A y = 0 (1) A x F B sin θ = 0 (2) F B = mg(l 2 + l 3 ) l 2 cos θ

Föreläsning 14: Termodynamiska processer, värmemaskiner: motor, kylskåp och värmepump; verkningsgrad, Carnot-cykeln.

Övningsuppgifter termodynamik ,0 kg H 2 O av 40 C skall värmas till 100 C. Beräkna erforderlig värmemängd.

U = W + Q (1) Formeln (1) kan även uttryckas differentiells, d v s om man betraktar mycket liten tillförsel av energi: du = dq + dw (2)

OMÖJLIGA PROCESSER. 1:a HS: Q = W Q = Q out < 0 W = W net,out > 0

PTG 2015 övning 1. Problem 1

BESTÄMNING AV C P /C V FÖR LUFT

Tentamen i KFK080 Termodynamik kl 08-13

Övningstentamen i KFK080 för B

Betygstentamen, SG1216 Termodynamik för T2 25 maj 2010, kl. 9:00-13:00

Tentamen, Termodynamik och ytkemi, KFKA01,

Om trycket hålls konstant och temperaturen höjs kommer molekylerna till slut att bryta sig ur detta mönster (sublimation eller smältning).

David Wessman, Lund, 29 oktober 2014 Statistisk Termodynamik - Kapitel 3. Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik.

SG1216. Termodynamik för T2

Kap 9 kretsprocesser med gas som medium

Teknisk termodynamik repetition

EGENSKAPER FÖR ENHETLIGA ÄMNEN

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 8 IEI / Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 8. strömningslära, miniräknare.

Kap.9, Kompressibel strömning

Termodynamik FL4. 1:a HS ENERGIBALANS VÄRMEKAPACITET IDEALA GASER ENERGIBALANS FÖR SLUTNA SYSTEM

Lite kinetisk gasteori

Kap.9, Kompressibel strömning

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 6 IEI / Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 6. strömningslära, miniräknare.

Termodynamik Föreläsning 7 Entropi

3. En konvergerande-divergerande dysa har en minsta sektion på 6,25 cm 2 och en utloppssektion

7,5 högskolepoäng ENERGITEKNIK II. Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen 41N05B. TentamensKod:

Termodynamik FL 2 ENERGIÖVERFÖRING VÄRME. Värme Arbete Massa (endast öppna system)

Föreläsning i termodynamik 28 september 2011 Lars Nilsson

Repetition. Termodynamik handlar om energiomvandlingar

Tentamen i Kemisk termodynamik kl 8-13

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 2 IKP/Mekaniksystem Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 2

Vad tror du ökning av entropi innebär från ett tekniskt perspektiv?

Bränsleanalys och rökgaskalkyl. Oorganisk Kemi I Föreläsning

Introduktionsuppgifter till kurserna. Hydraulik och Pneumatik & Fluidmekanisk Systemteknik

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM2 (KVM091 och KVM090) kl

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 9 Drivlina modellering. Drivlinans komponenter.

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2 och Kf2 (KVM090) kl i V

TYP-TENTAMEN I TURBOMASKINERNAS TEORI

Omtentamen i teknisk termodynamik (1FA527) för F3,

Innehållsförteckning. TSFS05 Fordonssystem Fö 7 Drivlina Reglering. Drivlina - Reglering. Drivlina - Reglering. Drivlina - Reglering

Hjälpmedel: Valfri miniräknare, Formelsamling: Energiteknik-Formler och tabeller(s O Elovsson och H Alvarez, Studentlitteratur)

Termodynamik FL7 ENTROPI. Inequalities

Partikelemissioner från Sjöfart

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM2 (KVM091 och KVM090) kl

Tentamen i termodynamik. 7,5 högskolepoäng. Namn: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student)

Termodynamik Av grekiska θηρµǫ = värme och δυναµiς = kraft

Verkliga utsläpp från fartyg

Transkript:

Innehållsförtekning TSFS Fordonssystem Fö Prinier oh modellering för motormoment, emissioner, oh köykler Lars Eriksson - Kursansvarig Fordonssystem, Institutionen för Systemteknik Linköings universitet larer@isy.liu.se Setember 9, MVEM Reglering Cykelmodellering Sammanfattning av termodynamiken Termodynamiska system, roesser, oh ykler Motor, arbetsrinier Luft oh bränsle Arbete oh emissioner Trevägskatalysatorn oh lambdafönsteret Medelvärdesmodellering Samband mellan aktuator oh sensorer samt sensorer inbördes. strekad - före katalysatorn heldragen - efter katalysatorn ṁat θth i ṁfi θign λb λa 8 Lambda window 6 HC NO x Intake Catalyst Exhaust CO volume in % CO CO NO x NOx and HC in ½ Ti HC Mth Me.9.. Mload λ N Reglermål λ Huvudlooarna Analys av återkolingsloo Viktigaste reglerlooarna för bensinmotorer. Den översta är lambda-regulatorn oh den nedersta är tändningsregulatorn... λ sensorns utsignal λ sond t......6.7.8.9 From engine sensors and driver requests Lambda ontrol 7. x Insrutad bränslemängd bränsleflöde [kg/s] 7 Bränsle: ut K I λsond tdt Basi and transient fuel metering * Injetor hardware Engine λ sensor 6.......6.7.8.9. λ in i ylindern [ ] λ motor t K luftt ut Ignition timing + Ignition hardware Knoksensing.9......6.7.8.9. τd λ vid lambda sensorn [ ] λ avgas λ motor t τ d Knok ontrol.9......6.7.8.9 Självsvängningstid T τ d Indikatordiagram Motorgeometri Volym Cylindertryk som funktion av vevaxelvinkel θ. Termodynamiska ykler som modell av umätt indikatordiagram. Cylinder, intake, and exhaust ressure at rm Nm intake om. ex. exhaust intake...6.8 a Measured yle Seliger yle Otto yle...6.8 Diesel yle Cylinder bore B Conneting rod length l Crank radius a Piston stroke L a Crank angle θ Clearane volume V Dislaed volume V d πb L r maximum ylinder volume minimum ylinder volume V d +V V TDC BDC L sθ B l V 6 8 Crank angle [deg]...6.8...6.8 Vθ V + πb l +a sθ sθ a osθ + l a sin θ θ a

En kort sammanfattning av termodynamiken En kort sammanfattning av termodynamiken Mass seifika storheter små bokstäver v V m, q Q m, u U m, h H m, w W m Ideal gas V mr T v R T :a Huvudsatsen dq du +dw dq du +dw Rev. arbete dw dv dw dv Entali H U +V h u +v dh du +dv +dv dh du +dv +dv :a H. igen dq dh V d dq dh v d Värmekaaitet C v dq v v C dq dq dq Samband: du v dh Ratio of seifi heats γ v γ [.,.] v Alla gaser vi räknar å i kursen är ideala. Ideala gaslagen V mr T oh V n R T R 8. [J/mol K] universella gaskonstanten, R R/M [J/kg K] gaskonstanten. För en ideal gas gäller utgå från h u +v oh v RT R R M v R Kan med γ v få följande uttryk v R γ, R /γ Alla gaser vi räknar å har oh v konstanta. Termodynamiska system oh roesser System Isolerat Slutet Öet Proesser Isobar: samma tryk d Isokor: samma volym dv Isoterm: samma tem. Adiabatisk: inget värmeutbyte dq Reversibel: dw dv Isentroisk: adiabatisk + reversibel den bästa roessen Isentroisk komression oh exansion Ideal gas Isentroisk betyder Ingen värmeöverföring dq Reversibel roess dw dv Söker samband som beskriver hur tillståndet förändras under roessen Utgå från :a Huvudsatsen Ideal gas RT v : dq du +dw v +dv v RT T R v T v v T T T v γ v Isentroisk komression oh exansion Ideal gas Isokor roess konstant volym t.ex. förbränning T T T v γ v lnt lnt γ lnv lnv [ T v ] R Viktigaste ekvationen T T [ v R T ] v v v v v γ v γ T T v γ konstant γ γ Konstant volym dv :a huvudsatsen energiekvationen dq du +dv dq du Inre energi U mu du m tot du m tot v Frigjord energi från bränslet Integrera :a huvudsatsen minλ, m f q LHV T dq m tot v T m tot v T T Cykelräkning oh T givna Termodynamiken ger systematisk metod för att räkna runt ykeln T T Qin mtot v T T T T r γ r γ v v v v η? T T v v v v r γ T T Qloss γ T T V mtot v Innehållsförtekning Motor, arbetsrinier De ideala yklernas effektivitet Knak En begränsning Indikerat bruttomoment Medeleffektivt tryk MEP Pumarbete

Ideala Ottoykelns effektivitet Ottoykelns effektivitet Verkningsgrad Känner tillförd energi η otto Arbete ut Tillförd energi η f,i r γ.8 Effiieny for the Otto yle Två sätt att beräkna arbete ut W out Integrera arean W out dv Lösa två integraler V γ dv Första lagen: efter en ykel har U inte ändrats Normalfall γ. η fi.7.6.. γ. γ. γ. dq du +dw Q W.. W W out Q Q loss η otto Wout Q loss Q loss T T T T γ Jämför r med r i ett V-diagram. Var förlorar man?. r Cykeleffektiviteten oh V-diagramet η f,i W i Förutsättning: Samma. Vad syns i diagrammet? 8 6 Otto Seliger Diesel Cykeleffektivitet forts. Dieselykel eller ykel med konstant-tryk η f,i γ β γ β γ Seiligeykel eller ykel med begränsat-tryk η f,i γ Notera att Dieselykeln α oh Ottoykeln α oh β är seialfall av Seiligeykeln. αβ γ αβ γ +α Alla ykler säger att vi skall ha högt komressionstal! Vad är haken? 6 7 8 9 Volume/V Några kolvar som utsatts för knak η Otto > η Seiliger > η Diesel Knak En begränsning för bensinmotorer Knak sikning oh oktantal hänger samman Oktantalet är bränslets motstånd mot självantändning. Krav å styrsystemet Hantera olika bränslen. Knak kan förstöra motorn! Mer om det nästa eriod... Medelvärdesmodell för indikerat bruttoarbete W ig MEP Ett viktigt begre Utgår från tillgänglig energi W ig m f q HV η ig λ,θ ign,r,ω e,v d Dra bort ideal Ottoykel samt verkliga förluster η ig λ,θ ign,,ωe,v d γ min,λ η ign θ ign η ig,h ωe,v d Skillnad verklig/ideal η ig,h ω e,v d hamber losses Ändlig förbränningshastighet % Värmeöverföring % resultat η ig,h [.8,.8]. Otimal tändtidunkt beror å..., momentkurvan å... η ign θ ign C ign θ ign θ ign,ot ω e,m f,λ,... Mean effetive ressure Medeleffektivt tryk MEP Arbete under en ykel Motor Volym W Mπ W V d enheten Nm/m N/m vilket är detsamma som tryk. xmep x anger var man mäter arbetet IMEP Indikerat arbete ylindertryk FMEP Friktionsarbete BMEP Bromsat arbete PMEP Pumarbete ylindertryk Max BMEP för sugmotor a MPa bra att komma ihåg

Pumarbete sista enkla åtgärden Medelvärdesmodell för umarbete Dellast i. bar and e bar... 6......6.7 Volume [dm ] 6 7 8 9 Volume/V Pumarbete omsluten area. 7 6 7 8 9 Volume/V Brutto IMEP IMEP g gross oh netto IMEP. W e i V d PMEP V d IMEP IMEP g - PMEP. TFMEP Friktionen kan uttrykas i FMEP frition mean effetive ressure W f V d FMEP Heywood olynomial ETH model FMEP C f +C f N +C f N FMEP ξaux [.6 +.7S.8 Π bl.7. +. BMEP] B Finns omfattande MIT modell från 989 utvidgad. Bra att komma ihåg max BMEP 6 Pa FMEP Pa Lastberoende effektivitet Musseldiagram Performane ma. sf [g/kwh] η fi... sf Q HV......6.7.8.9 ime / ime max......6.7.8.9 ime / ime max Ökande last förbättrar effektiviteten. Indikerad sf visas okså. Engine torque [Nm] 8 6 8 6 6 7 8 9 Engine seed [RPM] Innehållsförtekning Motor, arbetsrinier C a H b +a+ b O +.77N aco + b H O+.77a+ b N Vatten, koldioxid oh kväve räknas inte som emissioner. Minskning av koldioxidutslä kräver minskad bränsleförbrukning byter bränsle t.ex. mot metan CH eller biobränslen samlar in avgaser... Bildas även NO, NO, CO, oh oförbrända kolväten HC. NO x samlingsnamn å NO, NO,...

Lagstiftning US federal test roedure FTP 7 Tre faser Komb. m. SHED Sealed Housing for Evaorative Determiantion. Internationellt enhetliga roedurer för usamling av avgaser oh mätningar. Hel bil i hassi-dynamometer Jfr Bilrovning Olika köykler i olika länder. Förare håller hastigheten. CVS-metoden Constant Volume Samling Utsädning : Fördelar: Slier kondensation av vattenånga, vilket skulle reduera NO x. Minskar reaktionstendensen i avgaserna. Nakdel: Svårare mätning ty lägre konentration New Euroean Driving Cyle NEDC Proj. Emissionsgränser, bensindriven ersonbil, USA g/mile Vehile seed [km/h] Gear number 8 6 New Euroean Drive Cyle NEDC for assenger ars 6 8 6 8 Time [s] year CO HC NO x Metods g/mile g/mile g/mile 966 87. 8.8.6 Pre ontrol 97... Retarded ignition, thermal reators, and exhaust gas reiulation EGR 97 8... Same as above 97... Oxidizing atalysts 977... Ox.at. and imroved EGR 98 7... Imroved ox.at. and three way atalysts 98 7... Imroved threeway atalyst and suort material 98... Continuous imrovements 99... 996.....7. Katalysator effektivitet oh temeratur under en euroeisk köykel Vid start T C. Gaserna efterbehandlas inte. Enkel medelvärdesmodell: Light-off tid. MVEM Reglering Cykelmodellering Sammanfattning av termodynamiken Termodynamiska system, roesser, oh ykler Motor, arbetsrinier De ideala yklernas effektivitet Knak En begränsning Indikerat bruttomoment Medeleffektivt tryk MEP Pumarbete