Studie av pneumatiskt aktuerat vridspjäll
Vilka hårdvaruparametrar påverkar reglerbarheten hos ett EGR-spjäll?
I denna rapport studeras reglerbarheten hos ett pneumatiskt aktuerat vridspjäll. Spjället används på dieselmotorer från lastbilstillverkaren Scania CV för att reglera återflödet av avgaser till insugsröret, så kallat EGR-flöde, Exhaust Gas Recirculation. Arbetets mål har varit att identifiera och kravställa de hårdvaruparametrar som påverkar möjligheten till effektiv reglering. I det studerade systemet ingår spjället, dess pneumatiska ställdon samt den proportionalventil som reglerar lufttryck till ställdonet. De parametrar som studeras är bland annat spjällets och aktuatorcylinderns dimensioner, aktuatorns slaglängd, returfjäder och friktion. I syfte att analysera påverkan av hårdvaruförändringar skapas en modell av systemet i programvaran Simscape. Mätningar på ett isolerat spjällsystem används för att studera dess dynamik, uppmäta parametrar samt till modellvalidering. Från mätningarna framkom att systemets friktion domineras av en statisk friktion i aktuatorn, vilken ökade med trycket och därmed positionen hos aktuatorn. Det identifierades även ett antal olinjäriteter hos ventilen som komplicerar regleringen. I synnerhet uppvisar ventilens tömningsförlopp stora variationer med val av arbetsområde, något som sätter en stor begränsning på systemets stängningstider. Modelleringsresultaten visar att en neddimensionering av aktuatorns totala arbetsvolym är att föredra då det skulle minska tiderna för att dra in och skjuta ut dess kolv. Särskilda krav måste dock ställas på dimensioneringen för att behålla en god upplösning från insignal till spjällposition samt kompensera friktionens påverkan. Genom att betrakta överföringen av moment från spjäll till linjär aktuatorkraft konstateras det att en neddimensionering även kan göra systemet känsligare mot störningar från avgasflödet.