Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3. Nestacionární zkoušky motorů
Obecné cíle a řešené dílčí etapy 5.1.3. Nestacionární zkoušky motorů – – – –
Ověření emisního chování vozidel při simulaci různých reálných provozních podmínek Verifikace spotřeby paliva při simulaci reálných provozních podmínek Sledování emisních parametrů při simulaci reálných provozních podmínek pro různá paliva Ověření emisního chování motorů při externích zásazích do elektronických systémů jeho řízení
5.1.3.4. Zajištění ověřovacích a kalibračních experimentů 1.1.5. Měření a úprava emisí v části 1.1.5.7. Výzkum geom. rozměrů částic
1M6840770002
Str. 1
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3. Nestacionární zkoušky motorů
Postup řešení a příklady dílčích výsledků • Princip měření – – – –
měřící režimy odpovídající druhu vozidla (EHK 83, EHK 40, 2002/51/ES, ...) analýza skutečných podmínek provozu a jejich simulace v laboratoři fyzická produkce emisních složek, spotřeba paliva dynamické vlastnosti hnacího agregátu
• Použité přístroje – válcová brzda SCHENCK – Dynamické brzdové stanoviště s brzdou SCHENCK DYNAS 400 – Analyzátory HORIBA MEXA řady 7xxx (plynné složky), SMPS (částice)
• Další využití – – – –
simulace dopravních omezení podklady pro legislativní proces podpora zavádění alternativních paliv vývoj parametrů hybridního pohonu
1M6840770002
Str. 2
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3. Nestacionární zkoušky motorů
Příklady dílčích výsledků – Sledování částic za dynamiky Pro Ricardo v rámci jeho etapy provádíme dynamická měření na motoru IVECO. Na měření částic jsme použili SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer). Tento přístroj je určen pro měření za ustálených režimů a proto bylo třeba ověřit, je-li použitelný pro některé dynamické režimy a jaké chyby se případně dopouštíme. Závěry z kalibračních měření jsou, že u dynamických režimů dává přepočet z velikostního spektra na hmotnost vyšší hodnoty.
1M6840770002
Měrné částice váhově záchytem na filtru (Smartsampler)
Měrné částice výpočtem z velikostního spektra (SMPS)
g/kWh
g/kWh
Ustálený režim 1
0.11
0.14
Ustálený režim 2
0.05
0.05
Dynamický režim 1
0.07
0.11
Dynamický režim 2
0.06
0.09
Str. 3
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3. Nestacionární zkoušky motorů
Základní hodnoty částic v úplné charakteristice Měřeno od protáčení do plné dávky paliva
Velikostní spektra, ze kterých byla počítána data na horním obrázku Tady se jedná pouze o spektra při protáčených režimech
1M6840770002
Str. 4
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3. Nestacionární zkoušky motorů
Doměření částic za dynamiky Za dynamických režimů je produkováno hmotnostně více částic, než při ustálených režimech
Naměřené počty částic za dynamiky Za dynamických režimů je produkováno početně více částic, než při ustálených režimech
1M6840770002
Str. 5
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3. Nestacionární zkoušky motorů
Dosažené výsledky a výstupy nabízené pro praxi Ověřili jsme, že s určitými omezeními lze přístroj SMPS (naměřená velikostní spektra) použít i pro dynamická měření, čímž je možno získat podstatně více dat o pevných částicích. Uplatnili jsme to při optimalizaci EGR na traktorovém motoru DS Martin, kde právě rychlé změření pevných částic umožnilo optimalizaci recirkulace. Optimalizaci emisního chování za dynamických podmínek jsme prováděli ve spolupráci s firmou TEDOM na jejich plynového motoru, což navazovalo na práce VCJB prováděné v TUL v minulých letech.
1M6840770002
Str. 6
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3 – Nestacionární režimy motorů
Příklady dílčích výsledků – simulace dopravních omezení •
Analýza reálného provozu, sestavení referenčních jízdních cyklů 60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0 0
•
200
400
600
0
200
400
600
Výsledky měření CO Průměrné relativní srovnání
Škoda Felicia 1.3 Ford Sierra 2.0 Škoda Octavia 1.9 TDi 1M6840770002
100%
0.622 7.123 1.648
Původní stav komunikace HC NOx 100%
0.065 2.007 0.328
100%
CO2
CO
100%
140%
Instalace zpomalovacího prahu HC NOx CO2 130%
Ukázkové hodnoty některých vybraných vozidel [g/km] 0.005 138 0.890 0.090 1.942 166 10.086 2.591 0.646 125 2.938 0.425 Str. 7
130%
120%
0.007 2.575 0.902
169 201 152
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3 – Nestacionární režimy motorů
Příklady dílčích výsledků – spalování čistých rostlinných olejů Vozidlo
Palivo
VW Golf 1.9 TDI
Peugeot 205 D
CO
HC
NOx
PT
CO2
NM
1.004
0.260
0.644
0.074
201
r.olej
4.250
1.345
0.526
0.387
235
NM
1.151
0.321
0.596
0.096
199
r. olej
5.274
1.387
0.407
0.691
225
250
6 Golf - NM 205 - NM Golf - oil 205 - oil
5 4 3
200 150 100
2 50
1
0
0 CO
1M6840770002
Golf - NM 205 - NM Golf - oil 205 - oil
HC
NOx
CO2
PT
Str. 8
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3 – Nestacionární režimy motorů
Příklady dílčích výsledků – variabilní složení bionafty Palivo
CO
HC
NOx
PT
CO2
NM
0.026
0.055
0.344
0.057
273
B5
0.033
0.099
0.338
0.042
263
B30
0.042
0.011
0.406
0.030
257
B50
0.048
0.011
0.448
0.028
264
B100
0.065
0.009
0.362
0.020
266
0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
250 200 150 100 50
NM B5 B30 B50 B100
0
CO
1M6840770002
300
NM B5 B30 B50 B100
HC
NOx
CO2
PT
Str. 9
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3 – Nestacionární režimy motorů
Příklady dílčích výsledků – parametry hybridního pohonu Motor
Převodovka
Spotřeba
Jízdní dynamika
240 kW
Voith 4°
ref.
ref.
240 kW
Allison Ev50
-8%
+27%
180 kW
Allison Ep50
-18%
+16%
140
100,00 80,00 60,00
120
Mech. Hybrid I Hybrid II
100 80 60
40,00
40
20,00
20 0
0,00
Jízdní dynamika
Spotřeba paliva
1M6840770002
Mech. Hybrid I Hybrid II
Str. 10
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3 – Nestacionární režimy motorů
Příklady dílčích výsledků – korekční řídící jednotky
original
korekční ECU zapalování
ECU korekční ECU vstřikování
• Ověřování – – – – –
1M6840770002
vliv zpětné vazby (lambda regulace) vliv na stabilitu parametrů dosažení regulačních mezí odezva vnitřní diagnostiky emulace a modifikace signálů zpětných vazeb
Str. 11
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
5.1.3 – Nestacionární režimy motorů
Další postup řešení • Obory činnosti – obecně – výzkumné i provozní aplikace systémů řízení motorů – návrhy a optimalizace přídavných zařízení pro snižování emisí škodlivin – konfrontace úprav motorů se situací v reálném provozu emulace a modifikace signálů zpětných vazeb
• Obory činnosti – konkrétně – motory s energetickým managementem – účinnost, spolehlivost – dodatečné úpravy motorů pro plnění nových emisních předpisů – Měření částic na motoru s otevřenou řídící jednotkou Dynamická zkušebna při provádění experimentů získává značné množství dat nejen o částicích, ale i o plynných emisích a parametrech motoru. Tato data jsou k dispozici např. pro ověřování platnosti modelů. 1M6840770002
Str. 12
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
Měření pevných částic za dynamických podmínek •
Pevné částice lze za jednoduchých dynamických režimů měřit i pomocí SMPS
•
Při dynamických režimech byly jak hmotnosti, tak počet částic vyšší oproti ustálenému stavu a toto zvýšení odpovídalo dynamice změny zatížení Motor IVECO NEF 176kW/810Nm na dynamickém stanovišti
1M6840770002
Str. 13
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha
Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - 4. kolokvium Josefa Božka 2008, Praha, 28. 1. – 29. 1. 2009 -
Particulate measurement at transient conditions •
It is possible in simplified transient conditions measure particulate with SMPS
•
Mass as number of particulates at transient conditions were higher than at stable conditions. This increase corresponded to torque transient behavior. IVECO NEF 176kW/810Nm engine at transient test stand
1M6840770002
Str. 14
Pavel Štěrba, Richard Vacek, TUV SUD Auto CZ, Praha