Mer om medelvärdesmodellering av motorer Generell modelleringsstrategi

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

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

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

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

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

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 07 Motor MVEM och Turbo. Modelleringsstrategi MVEM

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

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

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

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

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

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

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 07 Motor MVEM och Turbo. Modelleringsstrategi MVEM

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

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

r c λ >1.1

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 Fö 07 Motor MVEM och Turbo. Modelleringsstrategi MVEM

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 07 Motor MVEM och Turbo. Modelleringsstrategi MVEM

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

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

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

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 11 Drivlina Reglering. Drivlinemodellering. Drivlina - Modellering

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 14. Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor

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

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

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

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

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

kanal kanal (Totalt 6p)

TENTAMEN I TURBOMASKINERNAS TEORI

TYP-TENTAMEN I TURBOMASKINERNAS TEORI

Hydraulikcertifiering

HYDRAULIK Grundläggande begrepp I

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

Översikt. TSFS06 Diagnos och övervakning Föreläsning 8 - Change detection. Change detection. Change detection

P1. I en cylinder med lättrörlig(friktionsfri) men tätslutande kolv finns(torr) luft vid trycket 105 kpa, temperaturen 300 K och volymen 1.40 m 3.

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

1. Det totala tryckfallet från pumpens utlopp, via rörledningen och alla komponenterna tillbaks till pumpens inlopp ges av. p = d

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

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

Termodynamik Föreläsning 5

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

PTG 2015 Övning 4. Problem 1

Höghastighetsturbiner för småskalig kraftvärme

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

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

Energiomvandling av biobränsle/torv/avfall i småskaliga anläggningar g med hjälp av höghastighetsgeneratorer

HYDRAULIK Grundläggande ekvationer I

EBK system Suzuki GSXR Provat i Särimner Laddis. Komp

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

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

Bernoullis ekvation Rörelsemängdsekvationen Energiekvation applikationer Rörströmning Friktionskoefficient, Moody s diagram Pumpsystem.

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

Lösningar/svar till tentamen i MTM119 Hydromekanik Datum:

TFEI02: Vågfysik. Tentamen : Lösningsförslag

Lösningar/svar till tentamen i MTM119 Hydromekanik Datum:

Reglerteknik 3. Kapitel 7. Köp bok och övningshäfte på kårbokhandeln. William Sandqvist

a) Vi kan betrakta luften som ideal gas, så vi kan använda allmänna gaslagen: PV = mrt

Institutionen för systemteknik

Why Steam Engine again??

Projektrapport Projekt 1 TSFS05. Linus Linusson Linnea Linneasdotter

50p. Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller:

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

Hydraulvätskans inverkan på systemförluster

Formelsamling, Kvantmekanik

Kursinformation Mekanik f.k. TMMI39

Introduktionsuppgifter till kurserna. Hydraulik och Pneumatik & Fluidmekanisk Systemteknik

Isentropisk verkningsgrad hos turbiner, pumpar, kompressorer och dysor

1. Kraftekvationens projektion i plattans normalriktning ger att

Hydraulik - Lösningsförslag

DIMENSIONSANALYS OCH LIKFORMIGHETSLAGAR

Laborationsrapport Laboration 1 TSFS05. Linus Linusson Linnea Linneasdotter

2-52: Blodtrycket är övertryck (gage pressure).

WALLENBERGS FYSIKPRIS

X-tenta ET Figur 1. Blockschema för modell av det nordiska kraftsystemets frekvensdynamik utan reglering.

Gradientbaserad Optimering,

Föreläsning 3. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 9 september Avdelningen för reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

Svar: Inbromsningssträckan ökar med 10 m eller som Sören Törnkvist formulerar svaret på s 88 i sin bok Fysik per vers :

Verkliga utsläpp från fartyg

HYDRAULIK (ej hydrostatik) Sammanfattning

undanträngda luften vilket motsvarar Flyft kraft skall först användas för att lyfta samma volym helium samt ballongens tyngd.

Tentamen i teknisk termodynamik (1FA527)

Lite kinetisk gasteori

HYDRAULIK Grundläggande ekvationer I

KTH MMK JH TENTAMEN I HYDRAULIK OCH PNEUMATIK allmän kurs kl

TENTAMEN I MMVA01 TERMODYNAMIK MED STRÖMNINGSLÄRA, tisdag 23 oktober 2012, kl

Designspecifikation. Redaktör: Amanda Nilsson Version 1.0. Status LIU Flervariabla reglerstrategier för avancerade motorer

Lösningsförslag Tentamen i Turbomaskiner 7,5 hp

Modeling of pore pressure in a railway embankment

Tentamen i El- och vågrörelselära,

MMVA01 Termodynamik med strömningslära Exempel på tentamensuppgifter

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

ENERGIPROCESSER, 15 Hp

TURBO Teknisk Dokumentation. 8 december 2009

Referenslaboratoriets rekommendation angående godkännande av mätinstrument som likvärdigt med referensmetoden

DELPROV 2/TENTAMEN STRÖMNINGSLÄRA FÖR W, VVR OKTOBER 2003, 08:00-11:00 (Delprov), 08:00-13:00 (Tentamen)

Transkript:

Fö : Kursinformation Inbjudan till föreläsning av Per Gillbrand urbo-pelle Drivlina Wheel orsdagen oktober,. - ca 7 ngine lutch Drive shaft Pensionerad teknisk chef för SAAB Motorutveckling. n legend. Livslång erfarenhet av motorutveckling. Imonerade motorark av fungerande minatyrmotorer. Final drive Samarrangemang med Akademiska Hus som bjuder å fika i rasten. ransmission Proeller shaft Lars riksson Setember 7 Lars riksson Setember 7 Drivlina lering Drivlina Reglering Stelkrosmodellen illståndsval: θ w Användningsområden: Kolar motor till väglast Drivlina med en elasticitet och två massor illståndsval: θ w, θ m och θe i θw Användningsområden: Hastighets- och momentreglering. Överföringsfunktion och analys mha rotort illustrerar rincierna Hastighetsreglering Motorvarvtal Hjulvarvtal Momentreglering Växlingsreglering Lars riksson Setember 7 Lars riksson Setember 7 Motor Reetition Fö : Motor Reetition -Based ontrol Medelvärdesmodellering Inomcykelmodeller: V-diagram, Momentmodellen Reglering av luft och bränsle (fram- och återkoling) uf v Load disturbance ṁat θth i ṁfi θign λbc λac r H (s) Filter and inverse model ontroller Process model xref e uc L ontrol Law ˆx Observer u H(s) Process y w Measurement disturbance Intake Mth i Me atalyst O volume in % H O O Lambda window NO x NO x NOx and H in ½ Mload H N.9.. λ Lars riksson Setember 7 Lars riksson Setember 7 Fö : Motor MVM forts. Fö : Motor MVM forts. Mer om medelvärdesmodellering av motorer Generell modelleringsstrategi Reetition viktiga storheter: ryck, Massflöde ṁ, (emeratur ) Strategi: Kontrollvolym Restriktion Kontrollvolym Restriktion... Volymerna i rör Kontrollvolymer Komonenter som styr flödet Restriktioner eller umar Lars riksson 7 Setember 7 Lars riksson Setember 7

.99..... omressible flow restriction Sonic velocity Pressure ratio r [ ] Sub sonic velocity ler för massflödet Fö : Motor MVM forts. Incomressible flow models Fö : Motor MVM forts. Olika modeller beroende å flödeskaraktäristik. Är flödet turbulent eller laminärt? Re = ρ U d µ ρ ṁ = / ie flow / = ρ A d µ = ṁ π d µ Re > flödet är turbulent Re < flödet är laminärt Med vilken hastighet strömmar gasen? U < 7 m/s inkomressibelt flöde U > 7 m/s komressibelt flöde De flesta flöden i motorer är: turbulenta inkomressibla Vissa reglerventiler kräver komressibla flödesmodeller Laminar flow = lam ṁ ṁ = lam where lam = is a tuning constant and R us us accounts for the inlet density. urbulent flow = ρ us U = ṁ ṁ = us Both include density correction R us Lars riksson 9 Setember 7 Lars riksson Setember 7 Fö : Motor MVM forts. Fö : Motor MVM forts. Reetition Luftflödesmodell för trotteln Validering, luftfilter och avgassystem Komressibel isentroisk strömning genom en stryning. ṁ at = a Ra A th (α) th (α) Ψ( r) Area A th (α) Kontraktion th (α) Ljudhastigheten Ψ( r ) [ ] α α Ψ(r) = γ γ γ γ.......7..9 γ γr γ r r > ( ) γ γ γ ( ( ) γ γ ( ) )γ γ γ Lars riksson Setember 7 Lars riksson Setember 7 Fö : Motor MVM forts. Fö : Motor MVM forts. Validering, luftfilter och avgassystem Air Filter Pressure Pressure af es. m / a a air System Pressure Loss. t / t m af ic,mod int,meas ic.......... m c air c / Residual Plot.... m c air c / Flödesrestriktionsmodell enligt ovan emeraturmodell baserad å effektivitet η ic = c ic c cool Bestäm η ic (ṁ ic, cool, ṁ cool,...) från motorma. Använd modellen ic = c η ic (...)( c cool ) Lars riksson Setember 7 Lars riksson Setember 7 Fö : Motor MVM forts. Fö : Motor Överladdning och nedskalning Grundläggande om turbo Avgastemeratur Det finns modeller! Överbliven energi från den termodynamiskacykeln. Värmeöverföring från avgasrör, turbin och katalysator till omgivningen. Lars riksson Setember 7 Lars riksson Setember 7

7 9 Fö : Motor Överladdning och nedskalning Fö : Motor Överladdning och nedskalning Metoder för överladdning a) b) Överladdning Suercharging Från komendiet: Suercharging is the collected name for several methods that increase the intake air density, i.e. methods that charges extra air to the cylinder, and one articular method is called turbocharging. a) Mekanisk överladdning b) urboladdning c) våstegs turbo, seriell d) våstegs turbo, arallell e) Motordriven komressor f) urboladdning med turbocomound c) d) e) f) Lars riksson 7 Setember 7 Lars riksson Setember 7 Fö : Motor Överladdning och nedskalning tt turboaggregat Fö : Motor Överladdning och nedskalning Nedskalning och överladdning Betrakta ett fordon som kan utrustas med två olika motorer. Varför ger en stor motor högre bränsleförbrukning än en liten? Svaret ligger i att motorn alltid körs å dellast. entrifugalkomressor Radialturbin Lars riksson 9 Setember 7 Lars riksson Setember 7 Fö : Motor Överladdning och nedskalning Fö : Motor Överladdning och nedskalning Nedskalning Dellastförluster Hur utnyttjas bruttoarbetet? sfc [g/kwh] ngine torque [Nm] Pressure [bar] 7 9 ngine seed [RPM] 7 9 Lars riksson Setember 7 Volume/V c Lars riksson Setember 7 Fö : Motor Överladdning och nedskalning Fö : Motor Överladdning och nedskalning Hur utnyttjas bruttoarbetet (i en. liters motor)? Nedskalning och överladdning.9..7 Puming Friction Utilization of Gross Indicated Work. liter. liter. liter turbo sfc [g/kwh] 9 km/h Performance at RPM. l. l. l turbo Utilization [%]... Useful Pressure [bar].. Volume/V c.. η [ ]. 9 km/h.. orque [Nm] orque [Nm] Lars riksson Setember 7 Lars riksson Setember 7

_amb _amb ambient _amb ambient _amb Restriction W_es W_af _ambient _amb ambient _amb_ Air filter Restriction W_af [kg/s] Air filter _es [K] _es Ground _af _es Ground _af urbine _es[pa] omressor _af [Pa] _af [K] u_wg [...] W_com [kg/s] [rad/s] q_c q_t dynamics urbine and wastegate omressor _em [K] _em Ground _Rc _em _c Ground 9 _em[pa] Manifold n_e W_ic _cool cool _c [K] rad/s > U/min /i conv w_e W_e W_ic [kg/s] u_th [deg] ti _ic [Pa] _c [Pa] W_e_fg erminator _ic [K] MALAB Function degarea lambda [ ] ngine Ground _ic u u effective area down down 7 _i m[pa] _im _im _ic Butterfly throttle Intake manifold _im [K] flow mflow u u down 7 W_th [kg/s] Ground W_th W_cyl [kg/s] Fö : Motor Överladdning och nedskalning urboladdning och momentkaraktäristik Fö : Motor Överladdning och nedskalning Komressor- och turbinrestanda Maar orque orque deficiency urbo charged engine Naturally asirated engine... Surge Line. omressor Ma.7.. urbine Ma. Π c....9.77.7 = = orrected flow [kg/s]...7. fficiency [ ] Shaed orque...77.9.. = = = =...... W [kg/s] c,corr........ xansion Ratio /Π t Pressure ratio Π c = xansion ratio Π t = ngine Seed Korrigerat massflöde och korrigerad hastighet ffektivitet Hur bestäms komressor- och turbinrestanda? Lars riksson Setember 7 Lars riksson Setember 7 Fö : Motor Överladdning och nedskalning Fö : Motor Överladdning och nedskalning Bestämning av komressor- och turbinrestanda ṁc ṁa,tu M V B ṁf,tu Komressor- och turbinekvationer ωtc Lars riksson 7 Setember 7 Lars riksson Setember 7 Fö : Motor Överladdning och nedskalning Fö : Motor Överladdning och nedskalning Komressor och urbin ler n MVM för en urbomotor Grundläggande rinci Generaliserade restriktioner i MVM ṁ = f (Π, ω tc ) η = f (Π, ω tc ) Ẇ = f (Π, ω tc, in )... Surge Line. omressor Ma.7.. urbine Ma u u down flow down mflow u u down _Raf m*_c _Raf _c _Rc q_c mflow u u down _cool [K] _u W_ic _u _down _fwd_flow [K] _down mflow u u down. Π c....9.77.7 = = orrected flow [kg/s]...7. fficiency [ ]...77.9.. = = = =.. u u down down flow mflow u u down _es _turb _es u_wg m_es _em _em q_t mflow u u down em mflow e w_e im q_e im air Flow lambda.... W [kg/s] c,corr........ xansion Ratio /Π t Lars riksson 9 Setember 7 Lars riksson Setember 7 Fö : Motor Överladdning och nedskalning Fö : Motor Överladdning och nedskalning Reglering av laddtrycket Wastegate Stegsvar för turbomotor - urbo lag tt stegsvar Lars riksson Setember 7 Lars riksson Setember 7

Fö : Motor Överladdning och nedskalning Fö : Motor Överladdning och nedskalning Reglering av laddtrycket VG Arean ändras med styrsignalen Variable Geometry urbine VG (bara dieselmotorer idag) Lars riksson Setember 7 Lars riksson Setember 7