圧力補正のための空燃比(ラムダ)計測

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Japanese
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L A M B D A M E A S U R E M E N T AT T H E T E S T B E N C H
29
Lambda Measurement
With Pressure Compensation
圧力補正の付いたラムダ計測
Matthieu Bourrat氏、Pascal Dorlhene氏、Renault S.A.S社、Abbo Mohamadou、ETAS
Renault社、ES635ラムダ計測モジュールを採用
Renault社はラムダ計測の標準装置に、ES635ラムダ計測モジュールを採用しました。このモジュールは、Renault社の技術革新イニシア
チブ「Pôle Innovation Mécanique (PIM)」の新しいテストベンチに最近展開されたものです。Renault社をCO2削減のリーダーにすると
いう目標の下、フランスの国内外すべてのRenault社の技術センターがこのプログラムに参加しています。
正確なラムダ計測は、自動車の排出ガスを
そのため、ETASでは、Renault社の仕様に
ています。EPCアルゴリズムはRenault社
最低限に抑え、燃費に大きく影響する重要
従って排気圧補正(EPC)機能も実装しま
が長年蓄積してきた経験的結果と経験を基
な要素です。ラムダ基準値の計測では、さ
した。EPCアルゴリズムでは、関連する熱
にしています。
まざまなパラメータを考慮します。
力学パラメータと拡散パラメータを考慮し
■
ディーゼル、ガソリン、エタノールなど、
各種燃料のラムダ特性
■
夏や冬のテストにおける温度条件
■
高所テストにおける大気圧
■
排気システムの動圧
ラムダメータには、さまざまなテスト条件
や既存のツール環境に適応できる柔軟性が
必要です。
排気圧
ラムダセンサは大気圧だけでなく排気シス
テムの動圧(排気圧)にも依存しています。
濃度の極値では圧力の依存関係が大きく異
なります。エンジンの排気管内の圧力変動
が400ミリバールの場合、ラムダ値の元に
なるセンサのポンピング電流の偏差が10
パーセントになります。
ES635の評価
ES635ラムダモジュールは、大気圧に加え
て、排気圧による影響も補正しています。
30
L A M B D A M E A S U R E M E N T AT T H E T E S T B E N C H
排気圧を補正してES635モジュールで
計測した合成ガス濃度(赤い三角)。
1.26
斜線はガスアナライザで計測した
設定値を表します。
ES635モジュールで計測した濃度
ES635の測定値は、設定値から
最大1.8パーセントずれています。
1.21
1.16
1.11
1.06
1.01
1.01
1.06
1.11
1.16
1.21
1.26
ガスアナライザで計測した濃度
濃度測定値に対するEPC排気圧補正の
影響を示すグラフ。
1500
0,400
10
1450
0,360
9
8
テストシステムでは濃度を一定値に設定し、
0,320
1350
0,280
濃度測定(青い曲線)は、大きく、
1300
0,240
6
0,200
5
1200
0,160
4
1150
0,120
3
1100
0,080
2
1050
0,040
1
1000
0,000
0
そして予想どおり、計測した圧力変化とは
逆方向に変化しました(赤い曲線)。
EPCを起動した状態では、排気圧が変化しても
1250
濃度
1400
排気圧[ミリバール]
圧力を変化させました(赤い曲線)。
ES635モジュールで、EPCの起動と停止を
繰り返します。EPCがオフのとき、
EPC on
EPC off
EPC on
EPC off
7
測定濃度値の変化はわずかです。
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
時間[秒]350
課題
排気と燃費にはラムダ値が直接影響するので、エンジン開発とECU適合には正確なラムダ計測が必要です。
ソリューション
ES635ラムダモジュールではラムダ測定値に対する排気圧効果を補正しており、めざましい精度の向上が見られます。
メリット
排気圧補正機能におけるRenault社のノウハウを活かせば、ES635モジュールはRenault社の現在の工場内で使用さ
れているラムダメータソリューションにも置き換えることができます。
R E A LT I M E S
J 2/2010–1/2011
LardyにあるRenault社のテクニカルセン
タで実施されたES635/EPCの検証では、
まとめ
以下のテストを行いました。
バストでオープンな、そして柔軟性に富ん
■
■
■
■
ETASのES635ラムダモジュールでは、ロ
0.1(希薄)から1.2(濃)の範囲の合成
ガス混合気による1/λ計測
ガソリン燃料とE85燃料による車載テスト
だ、将来的にも先進性を失わないソリュー
ディーゼルエンジンテストベンチにおける
ルを備えています。ES635はINCA準拠で、
静的テストと過渡テスト
既存のアプリケーション用にオープンXCP
温度-20 °Cにおけるコールドチャンバテ
インターフェースも用意しました。基本的
スト
な用途に適したデフォルト特性に加え、
ションを提供します。スタンドアロン操作
ができるモジュールは使いやすい構成ツー
Renault社固有のラムダ曲線もサポートし
すべてのテストデータを収集したところ、
ています。このモジュールはボッシュのラ
ES635では明らかにいくつかの改善が見ら
れました。EPCなしでは計測濃度の最大誤
差が60パーセントに達しますが、EPCを有
効にすると最悪の状況でも誤差は10パーセ
ントで済みました。-20 °Cのときにエンジ
ムダセンサをサポートしており、Renault
ンテストベンチ上のコールドチャンバで得
た 時 間 経 過 によ る濃 度 の 測 定 値 では、
気圧補正機能により、ES635モジュールは
Renault社の工場内で使用されているラム
ES635モジュールの時間分解能はエンジン
ダメータの代替としても利用できます。
回転数を推定できる十分に高い値であるこ
とがわかりました。
ES635のデータは、テストベンチで設定し
た濃度にいつも非常に近い値でしたが(合
成ガスを利用して立証)
、 工場内のラムダ
メータとの比較では、1つのテスト構成で
小さい偏差が見られました。偏差の原因は、
ES635 EPCの 圧 力 補 正 率 が 一 定 で 、
ES635でデフォルトのラムダ曲線を使用し
たためだと考えられます。ETASではこれに
すぐ対応して、圧力係数に適合できる新し
いファームウェアバージョンをRenalut社
に納入しました。その後、微調整したラム
ダ曲線や最適化した圧力係数による新たな
テストが、Renault社の技術者によって計
画されています。
社がLSU4.9センサから最新のLSU ADVセ
ンサに移行できるようにしています。
ES635 はRenault 社のプロセス、手法、
ツールに準拠しています。その高品質な排
31

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