Témata
Reklama

Vývoj spalovacích motorů

Společnost Ricardo získala zajímavou zakázku od japonské automobilky Mitsubishi, která vyrábí a montuje do svých vozů G-DI motory. Úkolem společnosti Ricardo bylo navrhnout novou strategii řízení vstřikování tak, aby motor splňoval emisní limity Evropské unie.

Evropské limity jsou podstatně přísnější než japonské a bez radikálního snížení emisí by automobilka Mitsubishi nesměla některé vozy na evropský trh dodávat. Vývojáři společnosti Ricardo Consulting Engineers při řešení tohoto úkolu použili výpočetní a simulační prostředí MATLAB, Simulink a Stateflow od firmy MathWorks, se kterým úspěšně vyřešili i mnoho předchozích zakázek.
Reklama
Reklama
Reklama

G-DI motory

Motory s přímým vícebodovým vstřikováním (G-DI) se liší od ostatních motorů se vstřikováním paliva v tom, že benzin je vstřikován přímo do válce motoru, kde vytváří vrstvenou nehomogenní směs se vzduchem. Tato technologie nabízí zvýšení výkonu motoru a úspornější provoz při zachování tvrdých emisních standardů Evropské unie. Dosáhnout těchto výhod je však možné jen při dodržení přesně stanovených optimálních poměrů benzinu a vzduchu v palivové směsi.
Výkon a ekonomiku provozu G-DI motoru lze zvýšit optimalizací řízení přepínačů, které ovládají přechody mezi operačními režimy motoru. Každý přechod z jednoho režimu do následujícího vyžaduje změnu složení palivové směsi. Řídicí jednotka musí optimálně řídit nejen jednotlivé přechody mezi režimy motoru, ale i složení směsi v závislosti na stavových veličinách motoru. Navíc přepínání režimů není okamžitým dějem (v některých případech přechod trvá téměř čtyři sekundy), takže každý přechod vyžaduje vlastní regulaci.

Návrh řídicího systému

Vývojáři definovali při návrhu řídicího systému pro Mitsubishi 6 hlavních operačních režimů: startování, běh s homogenní palivovou směsí, běh s vrstvenou nehomogenní palivovou směsí, regeneraci z NOx šoku, přetížení a zastavení motoru.
Při návrhu řídicího systému se vývojový tým musel vypořádat s řadou protichůdných požadavků. Například běh motoru s vrstvenou nehomogenní palivovou směsí vykazuje velmi nízkou spotřebu paliva, avšak v tomto režimu se mohou emise NOx hromadit uvnitř výfukového systému, což snižuje výkon motoru a především nepřípustně zvyšuje zplodiny motoru. Nahromaděné emise lze spálit občasným obohacením palivové směsi. Toto obohacování je však nutné provádět velmi opatrně, aby nedocházelo ke znatelným změnám točivého momentu motoru, které by mohly být negativně vnímány řidičem. Jediným řešením této úlohy je použití komplexního počítačového modelu celého systému a testování jednotlivých řídicích strategií.
Vývojáři vytvořili model všech šesti operačních fází motoru v programu Simulink a jeho nadstavbě Stateflow. Pro popis dynamických prvků systému použili bloková schémata Simulinku. Logické vazby přechodů mezi stavy motoru byly popsány stavovými diagramy programu Stateflow. Výsledný komplexní model sice obsahoval velký počet bloků, ale vzhledem k jeho hierarchické struktuře byl velmi dobře zvládnutelný z hlediska vývoje, údržby i použití. Na modelu pracovalo současně několik vývojářů, každý na příslušné části a úrovni hierarchické struktury. Výsledný model systému pomohl detailně zhodnotit všechny řídicí strategie a vybrat optimální řešení.
Výsledkem práce vývojového týmu je snížení emisí G-DI motorů Mitsubishi o zhruba 50 % při zachování ostatních parametrů motoru. Použití výpočetního a simulačního prostředí MATLAB, Simulink, Stateflow podstatně urychlilo vývojový proces a tím značně snížilo náklady na zavedení nového motoru do výroby. Navíc práci vloženou do návrhu modelu je možné zúročit i na dalších zakázkách. Simulink podporuje modulární přístup k návrhu řídicích systémů a dovoluje modelovat různé motory jednoduchou modifikací základního modelu - stačí jen nahradit některé bloky simulinkového schématu. Tento přístup nejen urychluje vývoj aplikací a pomáhá zachovávat jejich kvalitu na nadstandardní úrovni, ale také významným způsobem snižuje náklady na vývoj.
Distributorem produktů společnosti The MathWorks v ČR a SR je firma Humusoft, s. r. o.
Reklama
Vydání #9
Kód článku: 10915
Datum: 05. 09. 2001
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

Pohodlné upínání magnetem

Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Související články
Kloubový robot uvnitř stroje

V oboru obráběcích strojů není potřeba japonskou společnost Okuma podrobně představovat. Je známá svým širokým sortimentem soustružnických, frézovacích a brousicích číslicově řízených obráběcích strojů. Nyní na trh přináší vlastní automatizační řešení v podobě robota Armroid.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Přesnost zvyšující produktivitu

Zakoupení obráběcího centra Pama umožnilo společnosti Tajmac-ZPS zvýšit nejen její celkovou produktivitu, ale také geometrickou přesnost při výrobě důležitých komponent pro její vícevřetenové automaty.

Pro větší efektivitu ve výrobě

Spolupráce mezi výrobcem obráběcích strojů Hurco a dodavateli automatizovaných nakládacích systémů má za následek vyšší produktivitu a větší výnosy. Automatizované nakládání umožňuje rozšíření kapacity v kusové a malosériové výrobě bez potřeby dalšího personálu pro obsluhu strojů. Nakládací roboty je možno také využít v bezobslužných směnách nebo o víkendech.

Československá stopa u nového rekordu

Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

Novinka z varnsdorfské líhně

Přední evropský výrobce obráběcích strojů, TOS Varnsdorf, letos představil nečekanou novinku, která významně rozšiřuje nabídku výkonných obráběcích strojů z varnsdorfské líhně.

Vlajková loď pětiosého obrábění

Český výrobce obráběcích strojů Kovosvit MAS v letošním roce slaví úspěch se svojí high-tech produkcí, zejména s pětiosými vertikálními obráběcími centry řady MCU. Tyto stroje se daří firmě umísťovat na náročné trhy Evropské unie i jinde ve světě, cenné reference sbírají především v leteckém průmyslu.

Plnění požadavků na čistotu ve výrobě

Firma Rosler vyvinula pro výrobce systémů škrticích a výfukových klapek kompletní systém automatizovaného obrábění. Tento systém pokrývá operace od převzetí obrobku po třískovém obrábění přes proces surf finishingu a jemného čištění, nanesení kódu datové matice až po zabalení dílů do KLT obalů a jejich přesun do stohovacích kontejnerů.

Optimalizace soustružení korozivzdorných ocelí

Použití korozivzdorných ocelí pro inženýrské aplikace vždy do určité míry vedlo k technickému paradoxu. Zatímco konstruktéři jsou nadmíru spokojeni s tím, jaké pevnostní vlastnosti a korozní odolnost tyto běžně používané materiály nabízejí, výrobní inženýři už jsou asi méně okouzleni jejich typickým deformačním zpevňováním a všeobecně špatnou obrobitelností. Avšak průmyslovými odvětvími, jako jsou výroba čerpadel a ventilů, výroba zařízení pro ropný a plynárenský průmysl, automobilový a letecký průmysl, jsou součásti z korozivzdorných ocelí výslovně požadovány i nadále.

Vyvrtávání hlubokých otvorů

V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

CNC řízení pro rychlostní a multifunkční obrábění

Výsledek obráběcího procesu v parametrech přesnost/rychlost/povrch je dán mnoha faktory na straně stroje, nástrojů, způsobu programování a upínání, přičemž může existovat i více cest k jednomu stanovenému cíli. V tomto článku bychom se chtěli zaměřit na CNC řídicí systém, který je dnes bezpochyby podstatnou a nenahraditelnou složkou tohoto procesu. Řídicím systémem přitom většinou rozumíme jak vlastní řídicí počítač, tak i pohony os a vřeten a systémy odměřování polohy.

Efektivní likvidace obráběcích kapalin

Obráběcí emulze jsou klíčovým prvkem celé řady obráběcích procesů. Emulze zajišťují chlazení, odvod vznikajících třísek, dočasně pasivují obrobky v průběhu operací a mají spoustu dalších funkcí. Na konci životnosti emulze je nutné zajistit jejich likvidaci. Vyčerpané emulze jsou klasifikovány jako nebezpečný kapalný odpad, takže je nelze jednoduše vylít do kanalizace. Článek pojednává o možnostech likvidace obráběcích kapalin.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit