Virtuální senzory hmotnostních toků vzduchu a recirkulovaných spalin pro spalovací motory s turbodmychadlem
Exhaust Gas Recirculation and Air Flow virtual sensors for internal combustion turbocharged engines
Typ dokumentu
diplomová prácemaster thesis
Autor
Tabaček Jaroslav
Vedoucí práce
Šantin Ondřej
Oponent práce
Zemánek Jiří
Studijní obor
Systémy a řízeníStudijní program
Kybernetika a robotikaInstituce přidělující hodnost
katedra řídicí technikyObhájeno
2016-06-15Práva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://www.cvut.cz/sites/default/files/content/d1dc93cd-5894-4521-b799-c7e715d3c59e/cs/20160901-metodicky-pokyn-c-12009-o-dodrzovani-etickych-principu-pri-priprave-vysokoskolskych.pdfVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://www.cvut.cz/sites/default/files/content/d1dc93cd-5894-4521-b799-c7e715d3c59e/cs/20160901-metodicky-pokyn-c-12009-o-dodrzovani-etickych-principu-pri-priprave-vysokoskolskych.pdf
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
V dnešnej dobe sa emisné normy pravidelne sprísňujú, čo núti automobilový priemysel
vytvárať pokročilé riadenia motorov, ktoré vyžadujú presné merania. Taktiež výmena
fyzických senzorov za virtuálne bez straty presnosti meraní je veľmi žiadaná kvôli zní-
ženiu výrobných nákladov. Informácia o hodnote hmotnostného toku recirkulácie vý-
fukových plynov (EGR) je veľmi dôležitá pre riadenie emisií vznikajúcich pri spaľovaní
paliva a meranie tejto hodnoty je zložité. Tieto vlastnosti robia z hmotnostného toku
EGR ideálneho kandidáta pre meranie virtuálnym senzorom.
Táto diplomová práca popisuje proces vytvorenia virtuálneho senzoru pre hmotnostný
tok EGR aplikovaného v preplňovanom naftovom motore pre ťažké vozidlá, ktorý by
mohol byť alternatívou pre súčasne používaný Venturi senzor. Hmotnostný tok vzduchu
úzko súvisí s hmotnostným tokom EGR, preto je virtuálny senzor pre hmotnostný tok
vzduchu vytvorený ako vedľajší produkt.
Základ dobrého virtuálneho senzoru je spoľahlivý model, preto je v tejto práci pre-
skúmaných niekoľko modelovacích prístupov pre vytvorenie modelu vzduchovej cesty
motoru. Každý z týchto prístupov je založený na vytvorení modelu pre každý kompo-
nent vzduchovej cesty. Samostatné komponenty sú bližšie predstavené, pre každý z nich
je vytvorený polynomiálny model a reálne dáta ustálených stavov sú použité pre ich
identifikáciu. Kompletné štruktúry modelov vzduchovej cesty ktoré združujú modely
komponentov sú vysvetlené a zhodnotené z hľadiska robustnosti, presnosti a zložitosti.
Vhodné modely sú potom simulované a zhodnotené sú možnosti ďalšieho použitia.
Na základe týchto zistení je vybratý najvhodnejší model na vytvorenie virtuálneho
senzoru. Návrh virtuálneho senzoru bere do úvahy všetky vhodné merania, ktoré sa nor-
málne vyskytujú v bežných motoroch, a ktoré by mohli zjednodušiť štruktúru modelu
motoru. Finálny návrh pozorovateľa je kombináciou redukovaného modelu motora, me-
raní lambda senzoru a lineárneho Kalmanovho filtra s plánovaným zosilnením. Taktiež
sú zvážené možnosti implementácie senzoru na riadiacu jednotku motora. The emission standards are regularly made more stringent these days which put pres-
sure on automotive industry to create advanced engine control that require the accurate
measurements. Also, replacing hardware sensors with virtual sensors without loss of
accuracy is highly desirable due to their lower production cost. The exhaust gas recircu-
lation (EGR) mass flow value is very important information for controlling combustion
emissions and its physical measuring is difficult, which makes it an ideal candidate for
virtual sensing.
This thesis describes a process of a creation of EGR mass flow virtual sensor for
heavy-duty turbocharged diesel engine with EGR, which could be an alternative for
Venturi sensor. The air mass flow is closely related to the EGR mass flow therefore the
air mass flow virtual sensor is created as a by-product.
A basis of good virtual sensor is reliable model, so few modelling approaches for design
of engine's air path model are reviewed. Each of them requires a model creation for each
air path component. The particular components are introduced, a polynomial model is
created for each one and real steady-state data from a diesel engine are used for their
identification. The complete air path model structures which merge the component
models are developed and discussed from robustness, accuracy and complexity point
of view. Eligible models are simulated and their applicability for further use is also
discussed.
Based on these findings, the best model is used to create virtual sensor. The virtual
sensor design respects all eligible measurements available in a common production en-
gine, which results in simplifying the engine model structure. The final observer design
is a combination of a reduced engine model, lambda sensor measurements and a linear
Kalman filter with scheduled gain. The possibility of the implementation on Engine
Control Unit is discussed.
Kolekce
- Diplomové práce - 13135 [328]