Introduktion

Förbränningsmätningar skiljer sig från de flesta standardmätningar eftersom beräkningen och bedömningen av mätningen vanligtvis görs i vevvinkelgrader och cykelbaserad data och inte i tid. Detta leder till en annan setup av mätkedjan med inverkan på resultatvärdena. Applikationshandligen visar huvudstegen i installationen, beräkningsbasen för typiska resultatvärden och i slutet en kvalitativ bedömning av inställningens påverkan på resultaten. Påverkarna beskrivs separat i denna applikationshandling, en kombination av influencer är i princip möjlig och kan ha sämre effekt.

 

Setup i X3

Setupen av en mätkedja baseras på fem steg. De första två stegen är typiska steg när en mätning ställs in, alla andra steg är förbränningsmätningsspecifika steg.

Första steget är installationen av kanalerna. Samplingsfrekvensen måste vara tillräckligt hög för alla beräkningar utan aliasing. Det andra kravet är att denna samplingsfrekvens korrelerar med den förväntade upplösningen (i ° CA) och din motors maximala varvtal.

De analoga ingångskanalerna är typiskt piezoelektriska sensorer för cylindertryck. Dessa sensorer kan användas med externa förstärkare på en analog ingång (t.ex. ACC) eller direkt till CHG-ingångarna. De viktigaste inställningarna är mätområdet som måste passa till det förväntade trycket för att undvika mättnad och filtreringen för att undvika signalförändringar. Tryckgivaren behöver också få rätt förstärkning för att överföra den analoga signalen till korrekta tryckvärden.

 

Andra steget är motordefinitionen. Motordefinitionen har stor inverkan på definitionen av volymkurvan som behövs för många beräkningar och den polytropiska koefficienten. Denna koefficient baseras ofta på erfarenheter i samband med typen av bränsle och det uppskattade bränsleluftförhållandet (lambda).

Tredje steget är definitionen av vevvinkelgivaren och TDC-förskjutningen. TDC-förskjutningen ger korrelationen mellan volymkurvan och den motordrivna tryckkurvan tillsammans med den termodynamiska förlustvinkeln. Denna bestämning har ett stort inflytande på vissa resultatvärden (t.ex. IMEP-bestämning) och måste bestämmas noggrant. En bestämning av TDC-förskjutningen med den motordrivna kurvan är okej så länge som motorns förlustvinkel är känd. En TDC-bestämning med en TDC-sond rekommenderas om motorns förlustvinkel inte är känd. Förlustvinkeln baseras främst på två faktorer. Dessa faktorer är att värmeförluster och blowby gaser från förbränningskammaren. Volymökningen strax innan TDC är så liten att dessa förluster är större och leder till ett tidigare tryckfall. Värmeförluster och blowby skiljer sig från motortyp till motortyp (eller till och med från motor till motor) vilket gör bestämningen med en TDC-givare är avgörande för ta reda på termodynamisk förlustvinkel. Se nedan.

Fjärde steget är definitionen av nollnivåkorrigering eller pegging. En piezoelektrisk sensor mäter bara relativa tryckdifferenser och tryckkurvan behöver justeras till rätt värde. Olika principer finns tillgängliga för detta:

• Pegning till fast värde: Detta är en gammal princip och baseras huvudsakligen på naturliga sugmotorer. Inloppstrycket är lika med omgivningstrycket och möjliggör korrigering till ett fast värde.

• Termodynamisk pegging: Principal är en av de två principals som används för laddade motorer (se figur a). Basen är en polytropisk kompression med fast polytropisk koefficient (κ). Detta är en enkel beräkning och passar de flesta mätuppgifter utan behov av extra insugstryckkanaler. Beräkningen är som följer:

• Att ansluta till en annan kanal är den andra principen som används för laddade motorer. Basen är antagandet att trycket i inloppsporten passar vid en definierad vevvinkel mot cylindertrycket. Insugningstrycket mäts parallellt och cylindertrycket är kopplat till detta värde.

Femte steget är definitionen av heat release och MFB-punktberäkning. Beräkningsunderlaget kommer att beskrivas i nästa kapitel. Beräkningen baseras på de redan existerande värdena cylindertryck, förbränningskammarvolym och polytrofisk koefficient. Alla andra parametrar är endast start-, stopp- och upplösningsparametrar (se bild b).

 

Beräkna grunderna

FÖRBRÄNNINGSMÄTNING BERÄKNINGSGRUNDLÄGGANDE I DEWESOFT X3

Förbränningsmätning är endast basen för beräkning av resultatvärden. Antalet resultatvärden är enormt och vi koncentrerar oss här endast till standardresultatet men det systematiska bakom kan extrapoleras till alla andra resultatvärden.

 

[°CA]  Degree crank angle
AIx%   Mass Fraction Burn Point x
Ax  Position of x
IMEPn   Net Mean Effective Pressure
IMEPg  Gross Mean Effektive Pressure
κ   Polytropic coefficient
max(x) Maximum
 Pressure
PMEP   Pumping Mean Effective Pressure
[Rpm]   Rate per minute
Volume
[V]  Volt

Maximalt tryck är en av de enklaste beräkningarna. Det definieras som det högsta cylindertrycket och levererar ett resultatvärde per cykel. För vissa mätuppgifter kan det också vara intressant att leverera positionen för maximalt tryck. Påverkare för beräkningen av maximalt tryck är bara den absoluta tryckkurvan. Detta innebär att förstärkningsfaktorerna för sensor och förstärkare måste passa. Den andra punkten är rätt korrigering på nollnivå, som också kan inkludera volyminställningen (beroende på typ). Påverkaren till positionen för maximalt tryck är bara rätt TDC-läge. MAXIMALT TRYCK

MAXIMUM RISE

Maximal ökning också en enkel beräkning. Det definieras som det högsta värdet för cylindertryckderivatet och levererar ett resultatvärde per cykel. För vissa mätuppgifter kan det också vara intressant att leverera positionen för maximal stigning.

Influenser för beräkningen av maximal ökning är bara förstärkningsfaktorerna för sensor och förstärkare. Influenser till positionen för maximal stigning är bara rätt TDC-position.

 

i ... mätpunkt, n ... stegstorlek, R ... mätupplösning

IMEPn, IMEPg, PMEP

Den genomsnittliga effektiva beräkningen av tryck är integreringen av volymen enligt motorns volym. Detta värde är efterord delat av slagvolymen för att vara oberoende av förskjutningen. Resultatet är ett värde per cykel. Skillnaden mellan IMEPn, IMEPg och PMEP är bara integrationsgränsen och därmed intresseområdet. IMEPn definieras över hela cykeln, IMEPg definieras som det genomsnittliga effektiva trycket för kompression och expansionsfas och PMEP som skillnad mellan båda. Påverkare för beräkningen av det genomsnittliga effektiva trycket är förstärkningsfaktorerna för sensorn och förstärkaren, definition av volymkurvan och viktigast av allt rätt TDC. Pegging har inget inflytande alls.

 

i ... mätpunkt, Vs ... slagvolym

HEAT RELEASE OCH MASS FRACTION BURN

Hastigheten för heat release och integrerad heat release visar energiomvandlingen per vevvinkel. Massfraktionens brännpunkter är positionerna för en del av den totala värmeavgivningen (t.ex. AI50% är lika med positionen för 50% av den totala energin). Många approximationer är tillgängliga för detta. Den version som används i Dewesoft baseras på den redan tillgängliga informationsvolymen, trycket och den polytrofiska koefficienten som definieras i motordefinitionen. Detaljerna är som följer:

 i … mätpunkt

n … stegstorlek

κ … polytropisk koefficient

Bedömning / Sammanfattning

Förbränningsresultaten beror på standardmätningsinställningar och speciella mätinställningar relaterade till plugin för förbränningsmätning. Standardmätningsinställningarna visas i början av kapitel 3 och kommer inte att bedömas i denna slutsats eftersom detta är en bas för en tillförlitlig mätning.

 

De speciella inställningarna för förbränningsmätning behöver lite erfarenhet och har olika inflytande på olika resultatvärden. De viktigaste påverkningarna visas i följande tabell:

 

  pmax apmax dpmax adpmax MEP TQ TI Alx%
Gain factors (sensor and amplifier) x   x   x x x x
Engine geometry (volume curve) (x)       x x x x
TDC determination (x) x   x x x x x
Polytropic coefficient (x)         x x x
Pegging (zero level correction) x         x x x