Influence of algorithms of controlling turbo-charging unit on operational properties of an engine with sequential turbo-charging.

• Autorzy: Danilecki K.

Warianty tytułu

PL

Wpływ algorytmów sterowania turbosprężarkowym zespołem doładowującym na właściwości użytkowe silnika z doładowaniem zakresowym.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

General assumptions for the microprocessor system for engine control with sequence supercharging are presented. Selection of control parameters and determination of the required operation characteristics for control of turbochargers providing highest engine performance is made.

PL

W artykule przedstawiono wpływ sposobu sterowania pracą turbosprężarek na przebieg charakterystyk silnika SW 680 z doładowaniem zakresowym. Z uwagi na to, że zużycie paliwa w przeciętnych warunkach eksploatacyjnych określane jest w głównej mierze pracą silnika przy obciążeniach częściowych, przeprowadzone zostały badania dla zakresu małych i średnich obciążeń silnika. Wynika z nich, że w tym obszarze charakterystyki skierowanie spalin do obu turbosprężarek jednocześnie, mimo spadku ciśnienia doładowania, wpływa na poprawę ekonomiczności wyrażającą się spadkiem jednostkowego zużycia paliwa. Wskazano, że warunkiem uzyskania żądanej charakterystyki doładowania jest zastosowanie elektronicznego systemu sterowania, który umożliwia dopasowanie wydajności doładowania do chwilowego obciążenia. Z ekonomicznego punktu widzenia, praca silnika w danym punkcie jego charakterystyki z jedną lub jednocześnie z dwiema włączonymi turbosprężarkami uzależniona jest od osiąganego w każdym z tych obszarów jednostkowego zużycia paliwa. Określono wymagania funkcjonalne układu sterowania turbosprężarek w silniku z doładowaniem zakresowym, spełniające kryterium minimalizacji zużycia paliwa. Do sterowania pracą turbosprężarek opracowano elektroniczny układ sterowania działający w oparciu o tzw. mapy sterowania zawierające zależność wartości wyjść od wielkości sterujących. Przedstawione zostały modyfikacje mające na celu przystosowanie silnika SW-680 z doładowaniem zakresowym do elektronicznego sterowania, które polegały na zastosowaniu czujników oraz zaworów umożliwiających sterowanie przepływem powietrza oraz spalin do turbosprężarek, uruchamianych za pomocą siłowników pneumatycznych. Do automatycznego sterowania pracą turbosprężarek w badanym silniku opracowano model i algorytm działania sterownika elektronicznego z nastawnikiem elekromagnetycznym zaworów sterujących, określono charakterystyki pracy zaworów w zależności od prędkości obrotowej oraz ciśnienia doładowania, które wyznaczają obszary charakterystyki silnika z włączoną jedną lub z dwiema turbosprężarkami. Rozkład tych punktów został opisany w algorytmie sterowania w postaci funkcji wielomianowej. Opracowany elektroniczny system sterowania pozwala na określenie wymaganej charakterystyki doładowania, przy której osiągana jest najwyższa ekonomiczność pracy silnika z doładowaniem zakresowym. Przeprowadzone obliczenia symulacyjne wykazały, że przy założonym modelu eksploatacji silnika, sterowanie pracą turbosprężarek według przedstawionego algorytmu sterowania pozwala na obniżenie zużycia paliwa o około 4%. Daje to średnio około 15 litrów oszczędności paliwa przy dziesięciogodzinnym dniu pracy. Przy dużych prędkościach obrotowych w ustalonych warunkach pracy silnika przekroczone zostały normy zadymienia spalin. Jednak wymagań tych nie spełnia również silnik bazowy doładowany konwencjonalnie. Natomiast przeprowadzone próby pomiarowe wskazują na znaczny wpływ sposobu sterowania pracą turbosprężarek na właściwości dynamiczne silnika z doładowaniem zakresowym. W rezultacie notuje się zmniejszoną emisję sadzy oraz szybsze uzyskiwanie momentu obrotowego podczas gwałtownego przyspieszania, szczególnie gdy algorytm sterowania przewidywać będzie włączenie w tej fazie pracy tylko jednej turbosprężarki.

Słowa kluczowe

EN

turbocharger; sequential turbocharging; fuel consumption; electronic controlling

PL

turbosprężarka; doładowanie zakresowe; zużycie paliwa; elektroniczne sterowanie

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 42, nr 1
• Strony: 129--140
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Danilecki K.

• Faculty of Motor Vehicles Operation - Technical University of Szczecin, Al. Piastów 19, 70-310 Szczecin, Poland, tel. [phone],

Bibliografia

• [1] Bluhm K., Ganz M., Voght R.: Erfahrungen mit der Registeraufladung in einer Reiselimousine. Aufladetechnische Konferenz, Zurich '88.
• [2] Borila Y.G.: A sequential turbocharging method for highly-rated truck diesel engines. SAE Pap. 860074.
• [3] Galindo J., Lujan J., Climent H., Guardiola C: Turbocharging System Design of a Sequentially Turbocharged Diesel Engine by Means of a Wave Action Model. SAE Technical Papers 2007-01-1564.
• [4] Luttermann C, Mahrle W.: BMW High Precision Fuel Injection in Conjunction with Twin-Turbo Technology: A Combination for Maximum Dynamic and High Fuel Efficiency. SAE Technical Papers 2007-01-1560.
• [5] Łęgowicz J.: Doładowanie typu twin-turbo. Auto Moto Serwis. 3/2005.
• [6] Danilecki K.: Wpływ doładowania zakresowego na wybrane aspekty pracy silnika. Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji. Konstrukcja, badania, eksploatacja, technologia pojazdów samochodowych i silników spalinowych, Polska Akademia Nauk Oddział w Krakowie, Zeszyt 15, Kraków 1998.
• [7] Danilecki K.: Analiza możliwości obniżenia zużycia paliwa silnika SW 680 z doładowaniem zakresowym. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn. Zeszyt 3 (115). Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 1998.
• [8] Danilecki K.: Wpływ turbosprężarki drugiego zakresu na zadymienie spalin silnika SW-680 z układem doładowania zakresowego. Czasopismo Techniczne 5M/1998, Zeszyt 5, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 1998.
• [9] Kowalczyk M., Kozak W., Jaskuła A., Wisłocki K.: Warunki pracy silnika spalinowego jako podstawa doboru turbosprężarki. Silniki spalinowe 1/1986.
• [10] Danilecki K.: Opredelenie kharakteristiki regulirovanija davlenija na vpuske avtomobil’nogo dizelja s sistemojj sekvencionnogo turbonadduva. Problems of Applied Mechanics International Scientific Journal Nr 4 (17)/2004. Georgian Committee of the International Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science, Tbilisi 2004.
• [11] Mysłowski J.: Zastępcze jednostkowe zużycie paliwa. Eksploatacja silników spalinowych. Katedra Eksploatacji Pojazdów Samochodowych Politechniki Szczecińskiej. Zeszyt 11, Szczecin 2004.
• [12] Danilecki K.: Ocena właściwości dynamicznych silnika z doładowaniem zakresowym. Archiwum Motoryzacji. Wydawnictwo Naukowe Polskiego Towarzystwa Naukowego Motoryzacji 2/2005.