En Förbränningsmodell för Dieselmotorer

• Main Author: Königsson, Fredrik
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: KTH, Maskinkonstruktion (Inst.) 2010
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-49675

En modern dieselmotor utnyttjar Common-Rail bränsleinsprutning med solenoid- eller piezoelektriskt aktuerade spridare och multipla insprutningar per förbränning för att erhålla ett önskat utseende på cylindertryckskurvan.Användandet av multipla insprutningar per förbränning medför flera möjligheter. En sådan möjlighet är begränsandet av bullernivån vilket erhålls genom tillsättandet av en liten mängd bränsle tidigt under cykeln vilket i sin tur minskar den förblandade delen av förbränningen som äger rum då huvuddelen av bränslet tillsätts. Denna teknik kallas för pilotinsprutning. En annan möjlighet är införandet av en insprutning sent under cykeln, vilket höjer avgastemperaturen och kan förbättra responsen under transienter, regenerera partikelfilter eller möjliggöra användning av SCR vid driftsfall med naturligt låga avgastemperaturer .De ytterligare frihetsgrader som tekniken medför gör att kalibrering av nya motorer blir en alltmer komplex och tidskrävande process. Ökad förståelse krävs kring hur olika insprutningsmängder och tidpunkter påverkar cylindertrycket och därigenom motorns verkningsgrad. För att underlätta och snabba upp denna process är det önskvärt med en analytisk modell för cylindertrycket. Modellen bör begagna sig av insprutningsmängd och -tidpunkt som indata och prediktera det resulterande cylindertryckspåret. En sådan modell kan användas som processmodell vid simulering eller för att, utifrån ett önskat tryckspår, föreslå mängder och tidpunkter vid kalibrering eller i realtidsapplikationer då cylindertrycksåterkoppling används. Framtagandet av en dylik modell har varit syftet med detta projekt.Resultatet är en snabb modell som predikterar vissa driftsfall med god precision men som kräver ytterligare utveckling för att till fullo fånga de komplexa fenomen som äger rum i en dieselmotor. === A modern diesel engine uses common rail fuel injection with solenoid or piezoelectric valves with multiple injections for each combustion event to achieve the desired shape of the cylinder pressure trace during each engine cycle.The practice of adding the fuel in multiple injections during each combustion event has several advantages. One is limiting engine noise by adding a small amount of fuel early during the cycle, thus reducing the premixed part of the combustion once the bulk of the fuel is injected. This is referred to as pilot injection. Another possibility is the addition of a late injection which raises the exhaust temperature which can improve transient response, regenerate particle filters or make possible the use of SCR when low exhaust temperatures would otherwise render such use impossible.Since multiple injections provide additional degrees of freedom, which were previously unavailable, the initial tuning of new engines becomes increasingly complex. New understanding must be achieved as to how different amounts and timings affect the cylinder pressure trace and hence the overall efficiency of the engine. To aid in the tuning process an analytical model for the cylinder pressure is desired. The model would use the timings and amounts of fuel injected as its inputs and predict the resulting cylinder pressure trace, which then could be used as a plant model for simulations or inversely predict the amount and phase of each injection at calibration or real-time, using pressure sensor feedback. The development of such a model has been the focus of this project.The result is a model that, while providing satisfactory precision on some areas, requires more work to fully capture the complex processes taking place in a firing diesel engine.