Active Engine Control Based on Gas Quality
Haka, Kristian (2019)
Haka, Kristian
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019061817173
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019061817173
Tiivistelmä
Kaasumuotoisen polttoaineen käyttö kuljetusajonevojen ja energiantuotannon polttomoottoreissa kasvaa koko ajan. Kaasumaisten polttoaineiden laatu määritellään usein niiden nakutuskestävyyden mukaan. Näiden polttoaineiden tärkein ominaisuus on metaaniluku. Kaasumaisen polttoaineen koostumusvaihtelut aiheuttavat useita haasteita moottorin toiminnalle. Kaasumaisen polttoaineen koostumusvaihtelut vaikuttavat palamisominaisuuksiin ja voi jopa johtaa moottorinakutukseen. Taatakseen luotettavan toiminnan ja moottorinakutuksen estämiseksi, on moottorin tehoa mahdollisesti rajoitettava kaasumaisen polttoaineen laadun mukaan.
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa säädin, joka määrittää suurimman sallitun moottoritehon kaasumaisen polttoaineen laadun perusteella. Toteutus tehtiin ensisijaisesti ohjelmoitavassa ohjausjärjestelmässä (PLC). Tämä mallipohjainen suunnittelu mahdollistaa jatkossa toteutuksen myös muille ohjausjärjestelmille. Tutkimuksessa haluttiin selvittää, onko muita mahdollisia moottorinhallintaan vaikuttavia sovelluksia, jotka perustuvat kaasun laadun mittausteknologiaan. Säätimen suunnittelutyö käsittelee mm. signaalin suodatuksen, yhtäaikaisen käytön muiden moottoriohjauslaitteiden kanssa, ja säätimen dynamiikan suunnittelu perustuen mittauslaitteiston vastausaikaan.
Työssä esitetään säätimen toiminnallisuus, ja sen oikeanlainen toiminta vahvistetaan simuloinnilla. Simuloinnissa käytetiin todellisia mittaustietoja toimivalta voimalaitokselta. Lopuksi esitellään säätimen ja kaasun laadun mittaustekniikan tulevaa käyttöä.
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa säädin, joka määrittää suurimman sallitun moottoritehon kaasumaisen polttoaineen laadun perusteella. Toteutus tehtiin ensisijaisesti ohjelmoitavassa ohjausjärjestelmässä (PLC). Tämä mallipohjainen suunnittelu mahdollistaa jatkossa toteutuksen myös muille ohjausjärjestelmille. Tutkimuksessa haluttiin selvittää, onko muita mahdollisia moottorinhallintaan vaikuttavia sovelluksia, jotka perustuvat kaasun laadun mittausteknologiaan. Säätimen suunnittelutyö käsittelee mm. signaalin suodatuksen, yhtäaikaisen käytön muiden moottoriohjauslaitteiden kanssa, ja säätimen dynamiikan suunnittelu perustuen mittauslaitteiston vastausaikaan.
Työssä esitetään säätimen toiminnallisuus, ja sen oikeanlainen toiminta vahvistetaan simuloinnilla. Simuloinnissa käytetiin todellisia mittaustietoja toimivalta voimalaitokselta. Lopuksi esitellään säätimen ja kaasun laadun mittaustekniikan tulevaa käyttöä.