Etanol.nu

Lite frågor och funderingar ang. hur lambdaregleringen fungerar.
Jag tänker mig lambdaregleringen som en sluten loop (closed loop) som har en viss förbestämd felförstärkning. Så en optimal lambdasond ska alltid kunna styra ut blandningen perfekt (Lambda 1,00). Men då man har ett godkänt lambdaområde mellan 0,97-1,03 så accepterar man ett visst fel. Är det så att förstärkningen i lambdaregleringen är såpass låg så att "felet" inte kan kompenseras fullt ut? Eller är det helt enkelt variationer i lambdasonden som ger det godkända området?
Sen undrar jag, vid lambda 1,00 är AFR ca 14,7. Hur ser det ut vid lambda 0,97 och 1,03?

Jag hoppar över det elektroniska i din fråga och går direkt på AFR..

"Lätt" att räkna ut enligt följande:

Lambda

Most practical AFR devices actually measure the amount of residual oxygen (for lean mixes) or unburnt hydrocarbons (for rich mixtures) in the exhaust gas. Lambda (λ) is the measure of how far from stoichiometry that mixture is. Lambda of 1.0 is at stoichiometry, rich mixtures are less than 1.0, and lean mixtures are greater than 1.0.

There is a direct relationship between lambda and AFR. To calculate AFR from a given lambda, multiply the measured lambda by the stoich AFR for that fuel. Alternatively, to recover lambda from an AFR, divide AFR by the stoich AFR for that fuel. This last equation is often used as the definition of lambda:

lambda = AFR/AFR (stoich)

(Because the composition of common fuels varies seasonally, and because many modern vehicles can handle different fuels, when tuning, it makes more sense to talk about lambda values rather than AFR.)

Detta är kopierat från wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Air-fuel_ratio och jag behöver ju inte förklara det för dig så klart men för att visa mig på styva linan så funkar det så här.

AFR Stökiometriskt="stoich" för bensin är ju 14,7:1..

Om du sätter in t.ex 13 i ekvationen (AFR), så får du 0,88 i lambdavärde som är väldigt fet blandning.

På samma sätt kan du välja att sätta in lambdavärdena 0,97 och 1,03 och se att AFR för dessa respektive skulle ge:

0,97---> AFR=14,259:1 (fet blandning pga lägre AFR än 14,7:1=mindre luft)

1,03---> AFR=15,141:1 (mager blandning pga högre AFR än 14,7:1=mer luft)

Detta gäller för bensin..

Etanol och E85 har ett annat AFR där lambda är lika med 1 men intervall med mera räknas ju på samma sätt...

Att det är ett intervall på lambdavärdet antar jag beror på dels som du säger variationer/slitage på lambdasonden, dels på att temperaturer med mera kan ändras vid provtillfällena?

Om det hade varit en motor som gick med en konstant last vid ett konstant varvtal så hade man säkert kunna ligga på lambda 0 1 hela tiden men på en bil går det nog inte.. Signalen från sonden ligger väl, i stort sett hela tiden, och pendlar mellan min/max-värde i stället för att ligga konstant... Det blir väl en "rundgång" eler vad man skall kalla det? Sonden varierar och rapporterar detta till bränslesystemet som kommer att variera vilket gör att sonden kommer att fortsätta variera...

Kanske är jag helt fel ute men då får jag snart besked om det:)

Även om omslagspunkten för lambdasonden ligger exakt vid lambda = 1 så är det inte självklart att den reagerar lika snabbt på blandningsändringar åt bägge hållen. Det kan ju leda till att man får en avvikelse i det resulterande lambdavärdet.
Det är rätt intressant att en del motorstyrsystem har en avsiktlig fördröjning av den ena flanken hos signalen från lambdasonden (t ex ett RC-nät med en diod parallellt med motståndet). Ett exempel på detta är Nippondenso/Toyota TCCS, åtminstone den variant som man hittar på 2,0 l-motorn i Camry omkring 1988. Rimligtvis borde den fördröjningen påverka lambdaregleringen mer ju tätare omslagen kommer, dvs ju större avgasflödet är och därmed kortare löptid i reglerslingan.

Att sedan beräkna ett lambdavärde ur avgasernas sammansättning är inte en exakt vetenskap, det har skrivits (och sågats) många lärda avhandlingar om det ämnet. Det fanns förut en bra artikel om saken någonstans på http://www.horiba.com/ men jag hittar inte igen den nu. Förmodligen har jag den sparad någonstans. Titeln är antagligen något i stil med "Is there only one A/F equation?". En del av den tillåtna avvikelsen hos lambdavärdet vid kontrollbesiktning beror faktiskt också på oundviklig onoggrannhet hos bilprovningens avgasanalysatorer.

_________________
Att mäta är att veta

Det mesta av det du skriver torbjorn är ju bortom min horisont av kunnande;)

Men vad gäller fördröjning... kan det finnas ett intresse av att signalen håller sig på den magra sidan för att t.ex minska bränsleförbrukning? Det kanske är marginellt och kanske ökar t.ex utsläpp av NOx?

En viss fördröjning kan man väl aldrig komma ifrån eftersom det handlar om en återkoppling av en signal/skeende, som tar en viss tid.. Inte ens om katalysatorn och lambdasonden satt direkt i samband med förbränningsrummet skulle man slippa detta..

MEN, jag är iaf helt säker på att tillverkarna anpassar bilarna så att de klarar olika körcykler som finns på olika marknader. Dessa, av dem jag sett iaf, har väldigt lite likhet med hur en normal bil körs i stadstrafik t.ex. Kör man en tuffare cykel, som jag tror t.ex "Rototest" har gjort i samarbete med Teknikens Värld, så ser man hur illa det går för de bilarna som är optimerade för EU-s körcykler..




Alldeles säkert inte... Men AFR för bensin t.ex är väl en bestämd siffra?

Att ett instrument påverkas över tid är helt klart! Man får förutsätta att SBP's saker servas och kalibreras som de skall men som du säger så är lambdavärdet ett framräknat värde beroende på vad som detekteras i avgaserna, och inte ett diekt uppmätt värde..

Som med allt annat så är det ju så att om du använder vissa värden för att räkna fram ett annat värde så ökar ju felmarginalerna?

GÅR det inte att mäta lambda (AFR) (A/F) "direkt"?

Nja, det man kan göra med avgaserna är ju att mäta halterna av olika ämnen i dem (O2, HC, CO, CO2, kanske NOx) och sedan välja någon lämplig formel för att beräkna A/F och därmed lambda utifrån de mätvärden man har.
En osäkerhet som alltid finns med är ju att avgaserna vid fullständig förbränning består av N2 (luftens kväve som går igenom oförändrat), CO2 och H2O. Det sista, alltså vattnet i avgaserna, är ett problem. Man kan aldrig lita på att det inte fälls ut en del vatten i form av kondens på vägen till avgasanalysatorn, och man kan alltså inte ta med vattnet i några beräkningar. Helst skulle man vilja skilja bort allt vatten (både i flytande och ångform) för att det inte ska spä ut avgaserna i onödan.
Ytterligare en vattenrelaterad osäkerhetsfaktor är rådande luftfuktighet - hur mycket "extra" vatten har tillförts via insugningsluften?

_________________
Att mäta är att veta

En sidokommentar: Enligt en beskrivning av lambdatekniken som jag läste för något år sedan, så är det en fördel för katalysatorns funktion om lamdavärdet varierar. D.v.s. katalysatorns funktion blir bättre när lamdavärdet pendlar omkring 1 istället för att var konstant, detta beroende på att katalysatorn har en förmåga att lagra en del av de giftiga ämnen den skall förstöra.
Personligen förstod jag inte varför det fungerade på det sättet, skulle vara intressant om någon kan förklara detta.

_________________
740 -88 B230F planad 3.0 mm och Flexitune
940 94- B230FD och Flexitune

Jag är nog den som kan minst av Errors fråga och fundering, men jag tycker mig känna igen en paralell som jag har stött på tidigare.
Ibland använder man GPS-signaler som klocka. Då låter man klockan gå för fort, så att den hela tiden får jobba med att korrigera tiden. På så vis vet man att den jobbar hela tiden. Annars finns tydligen risken att klockan kan stanna i ett overksamt "dödläge" där den inte gör något. Och då kan mycket hinna hända som inte borde göra det.
(Här handlar det alltså om klockfrekvenser i datorer och liknande områden).
Kan det vara lika dant med Lambdasonden och styrdatorn? Alltså att den hela tiden är aktiv och "på hugget". Då kanske den upptäcker en onormal förändring mycket snabbare?

Nja, när det gäller ett sådant reglersystem som lambdaregleringen så låter man nog börvärdet (åtminstone det antagna börvärdet) ligga mitt i reglerområdet, så att det finns lika mycket marginal åt båda hållen.
Man kan jämföra det med pll-slingor för att hålla någon frekvens konstant - t ex lokaloscillatorn i en radio, linjesynkronisering i en tv etc. Där brukar oscillatorns frisvängande frekvens ligga mitt i reglerområdet.

Däremot finns det en del enkla triggkretsar, t ex vertikalsynkroniseringen i äldre tv-apparater, där man låter oscillatorn gå frisvängande på en lite för låg frekvens, men den startar om " i förtid" på en ny period när en synkpuls kommer. Om man letar på en gammal tv med åtkomligt reglage för bildhållningen så kan man se den effekten tydligt om man vrider fram och tillbaks, och tittar noga på vad som händer när bilden är på gränsen till att börja rulla.

_________________
Att mäta är att veta

--

_________________
Chrysler Town & Country 3,6 flexifuel -13
Citroen C5 Kombi -05, 16500 mil blandtankas, såld.
Citroen Xsara 1,6 SX Automat -03, 8000 -18000 mil på E85 i min ägo, såld till brorsan.
Kör ibland lågmilad Acura Legend -92

Ett högre varvtal förändrar ju tidsfaktorn på hela reglersystemet, det är ju så att spridarna skjuter mycket oftare vid högre varvtal. Det är nog snarare så att man kanske borde betrakta systemet itertivt. Ett varv på veven blir en iteration eller liknande...

_________________
Volvo s60 turbo. Ej etanolkonverterad... ännu.

"When the going gets tough, the tough get duct-tape..." (Dr. Mabuse http://www.skepticfriends.org)

En annan grej jag kom att tänka på var det jag läste nyligen på en sida där ett chiptrimningsföretag skrev om trimningen: nämligen att de ställer på bränsleblandningen lite för att få bättre svar på motorn.

Jag tyckte när jag läste det, att det låter ju vettigt. Men efter ett tag började jag fundera... Vad händer med lambdaregleringen då? Siktar man då på ett offset på lambdan hela tiden, eller kommer lambda-regleringen ändå att justera. Kanske är uppfetningen bara inlagt som fullgasanrikning men längre ner i varvtals-registret än normalt...

Ett tag funderade jag också på hur det skulle fungera på bilprovningen, men å andra sidan behöver man ju knappast röra pedalen innan motorn är uppe i 2500rpm. Alltså ingen risk att motorn lämnar closed-loop.

_________________
Volvo s60 turbo. Ej etanolkonverterad... ännu.

"When the going gets tough, the tough get duct-tape..." (Dr. Mabuse http://www.skepticfriends.org)

Nja, löptiden beror snarare på den väg som insugningsluften har att gå från spridarna till cylindern, och som sedan avgaserna har från cylinder till lambdasond.
Man kan märka att vid konstant varvtal sker pendlingarna i lambdasondssignalen snabbare ju högre gaspådraget är.

_________________
Att mäta är att veta

Antingen vet den chiptrimningsfirman inte vad den håller på med eller också är texten filtrerad via någon tekniskt okunnig marknadsförare. Möjligen skulle man kunna tänka sig att de menar att de har ökat på accelerationsanrikningen.


När fullgasanrikningen ska gå in brukar styras av gasspjälläge eller beräknad fyllnadsgrad hos motorn, inte av varvtalet. Den behövs lika väl om man försöker segdra på fullgas ner mot tomgångsvarvtal som vid motorns maxvarvtal.

_________________
Att mäta är att veta

Den "testen" är väl egentligen väldigt snäll? Ändå har en del bilmärken dispens för att de inte klarar 0,97-1,03 i lambdavärde.. Vad kommer det sig?

Överhuvud taget är det väl så att de körcykler som används för att bestämma bränsleförbrukning och avgasutsläpp har väldigt lite med normal körning att göra?

Jag undrar om det här med att vissa bilar har ett annat tillåtet lambdaintervall än 0,97 - 1,03 verkligen är frågan om en dispens, eller om det kanske går till så att gränsvärdena är individuellt satta för varje bilmodell. Det står ju t ex ingenting om någon dispens i bilregistrets uppgifter om alla de Ford som har ett bredare tillåtet intervall.

_________________
Att mäta är att veta