Metodutveckling för mätning av EGR-fördelning till en
förbränningsmotors olika cylindrar
Sammanfattning: Emissionskraven på fordon blir allt högre och för att kunna uppnå kraven
krävs en allt mer förfinad teknik. Att kunna mäta och verifiera hur bra
teknikerna fungerar är en viktig del av utvecklingsarbetet och fungerande
mätmetoder är ett måste.
Genom att återcirkulera avgaser (EGR – Exhaust Gas Recirculation) till
insuget i en förbränningsmotor sänks andelen syre och
förbränningstemperaturen, vilket leder till minskad bildning av kväveoxider.
För mycket återcirkulerade avgaser leder till ökade utsläpp av partiklar,
för att optimera reduceringen av kväveoxider utan att öka utsläppen av
partiklar behöver EGR-gaserna fördelas jämnt mellan cylindrarna.
I detta examensarbete har det gjorts en metodutveckling åt Scania CV, för
att hitta en metod att mäta EGR-fördelningen mellan en förbränningsmotors
olika cylindrar. I arbetet utfördes en litteraturstudie där olika mätmetoder
undersöktes och de mest lämpade valdes ut. Vid urvalet prioriterades
enkelhet och robusthet för att få en lättanvänd mätmetod och för att hinna
få fram en metod under utsatt tid. Efter det gjordes praktiska tester med
de utvalda metoderna för att ytterligare utvärdera dessa.
Två metoder ansågs ha potential att vara tillräcklig noggranna samt vara
robustast och tillförlitligast var mätning med Pt100 temperatursensorer och
mätning av gaskomposition med gasanalysskåp från Horiba. Horibaskåpet var av
modellen MEXA 7100 DEGR. Mätningen gick till så att halten CO2 mättes i
avgaserna och i insugsröret vid varje cylinders inlopp och utifrån mätdata
kunde halten återcirkulerade avgaser beräknas. Då MEXA 7100 endast kan mäta
i en punkt i taget i insugsröret, byggdes ett ventilpaket som växlade
mellan de olika mätpunkterna i insugsröret.
Tester utfördes i provcell på en Scania DC13, en rak sexcylindrig
dieselmotor med en slagvolym på 13 liter. Insugsröret på motorn
preparerades med Pt100-givare och uttag för mätning med MEXA 7100.
Resultaten från mätningarna analyserades och jämfördes med resultat från ett
parallellt examensarbete utfört av Arashk Mansouri, där simuleringar i CFD
gjordes på EGR-gasernas fördelning. Analysen av mätmetoderna visar rimliga
resultat med mer tillfredställande resultat från mätningar med MEXA 7100.
Metoden är robust och stabil med god repeterbarhet, den ger tydliga
spridningsprofiler, men det faktiska värdet på avvikelsen över profilen är
osäker. Metoden lämpar sig därför bättre för att jämföra två varianter på
inblandning av EGR än för att undersöka en enstaka EGR inblandning och få ut
ett siffervärde på kvalitén av blandningen.
Metoden kan användas vid automatiska prov om ett par anpassningar görs och
ventilpaketet styrs med en logisk krets, så att dessa slipper manövreras
manuellt. Det bör göras fler tester med metoden och då mer mätdata finns att
tillgå bör en mer ingående analys göras av metodens noggrannhet och
stabilitet.
KLICKA HÄR FÖR ATT SE UPPSATSEN I FULLTEXT. (PDF-format)