Veda 35:een laajakaistalambdaohjaus!

[seppol]

Otetaampa esimekki lambda 1,6.
Teoreettiseen palamisenn tarvitaan 1 kuutiometri ilmaa. Sen sijaan työnnetään 1,6 kuutiota. Siitä typpeä on 790 * 1,6 = 1264 litraa. Palamiseen kuluu happea 210 l. ylimääräistä happea jää 0,6 * 210 = 126 litraa. Hapen ja typen suhde savukaasuissa on 126 / 1264 = n. 10 %.
Miten Lambda löytää tuon 10 % ja ilmoittaa että silloin ilmakerroin on 1,6 ?

[Tapsa84]

Otetaampa esimekki lambda 1,6.
Teoreettiseen palamisenn tarvitaan 1 kuutiometri ilmaa. Sen sijaan työnnetään 1,6 kuutiota. Siitä typpeä on 790 * 1,6 = 1264 litraa. Palamiseen kuluu happea 210 l. ylimääräistä happea jää 0,6 * 210 = 126 litraa. Hapen ja typen suhde savukaasuissa on 126 / 1264 = n. 10 %.
Miten Lambda löytää tuon 10 % ja ilmoittaa että silloin ilmakerroin on 1,6 ?

Jos kerrotaan vaikka lambdan ohjausyksikölle AFR jolloin lambda on 1. Eikös?

[Repa]

Noissa laajakaistalambdoissa onkin suureena virta eikä jännite, vasta äsken hogasin.

Please note: UA is not an output signal of the lambda sensor, but the output
of the evaluation circuit. Only IP correlates with the oxygen content
of the exhaust gas

http://www.bosch-motorsport.de/en-US/literature/en-US/Lambda_Sensor_LSU_4.2_Datasheet_51_en_2779111435.pdf

http://www.bosch-motorsport.de/en-US/literature/en-US/Lambda_Sensor_LSU_4.9_Datasheet_51_en_2779147659.pdf

http://www.bosch-motorsport.de/en-US/literature/en-US/Lambda_Sensor_LSU_4.9D_Datasheet_51_en_2779235083.pdf

Ulkoilmaan Lambda-anturi aina vertaa yhden johtonsa suojan kautta.
Mikä sitten on puunpoltossa hyvä lamda-arvo, siitä kiistellään 1,3...1,6 alueella!

Saattaa olla jopa, ja onkin,  kattilakohtaisia eroja mikä on paras arvo. Ilmeisesti kokeilemalla haettava "savuraja". Parhaan hyötysuhteen hakeminen voi ollakin hiukan konstikasta? Se puhtain palaminen ei välttis ole paras hyötysuhteeltaan.
Jos jollakulla oikeaa tietoa aiheesta niin kuulolla ollaan!

[Tapsa84]

Noissa laajakaistalambdoissa onkin suureena virta eikä jännite, vasta äsken hogasin.


http://www.bosch-motorsport.de/en-US/literature/en-US/Lambda_Sensor_LSU_4.2_Datasheet_51_en_2779111435.pdf

http://www.bosch-motorsport.de/en-US/literature/en-US/Lambda_Sensor_LSU_4.9_Datasheet_51_en_2779147659.pdf

http://www.bosch-motorsport.de/en-US/literature/en-US/Lambda_Sensor_LSU_4.9D_Datasheet_51_en_2779235083.pdf

Saattaa olla jopa, ja onkin,  kattilakohtaisia eroja mikä on paras arvo. Ilmeisesti kokeilemalla haettava "savuraja". Parhaan hyötysuhteen hakeminen voi ollakin hiukan konstikasta? Se puhtain palaminen ei välttis ole paras hyötysuhteeltaan.
Jos jollakulla oikeaa tietoa aiheesta niin kuulolla ollaan!

Tuo ilmakerroin vaikuttaa aikapaljon siihen miten hyvin saadaan palamiskaasut sekoittumaan ilman kanssa. Tarvitaan tarpeeksi turbulenttiset olosuhteet, jolloin kaasut reagoivat paremmin hapen kanssa. Liian pienet ilmakertoimet aiheuttavat hiilimonoksiidi määrän kasvun ja palaminen on epätäydellistä. Liian suuri ilmakerroin aiheuttaa savukaasujen lämpötilan laskemisen jolloin esim. hiilimonoksidi ei pala kunnolla tai reaktio on hidas. Yleensä vety palaa kyllä pois alle 800 asteen. Myös tulipesän rakenne vaikuttaa paljon. Jos siellä on hyvin lämpöä johtavia pintoja, jäähdyttää se savukaasuja tehokkaasti ja palaminen ei ole täydellistä. Tulipesän koko, pituus ja kattilassa oleva veto vaikuttaa siihen, että kerkeääkö palaminen tapahtua kunnolla ennen tulipintoja.

Eli toisin sanoen, on täysin kattilakohtaista millä ilmakertoimella siitä saadaan paras hyötysuhde ulos.

[Repa]

Tuo ilmakerroin vaikuttaa aikapaljon siihen miten hyvin saadaan palamiskaasut sekoittumaan ilman kanssa. Tarvitaan tarpeeksi turbulenttiset olosuhteet, jolloin kaasut reagoivat paremmin hapen kanssa. Liian pienet ilmakertoimet aiheuttavat hiilimonoksiidi määrän kasvun ja palaminen on epätäydellistä. Liian suuri ilmakerroin aiheuttaa savukaasujen lämpötilan laskemisen jolloin esim. hiilimonoksidi ei pala kunnolla tai reaktio on hidas. Yleensä vety palaa kyllä pois alle 800 asteen. Myös tulipesän rakenne vaikuttaa paljon. Jos siellä on hyvin lämpöä johtavia pintoja, jäähdyttää se savukaasuja tehokkaasti ja palaminen ei ole täydellistä. Tulipesän koko, pituus ja kattilassa oleva veto vaikuttaa siihen, että kerkeääkö palaminen tapahtua kunnolla ennen tulipintoja.

Eli toisin sanoen, on täysin kattilakohtaista millä ilmakertoimella siitä saadaan paras hyötysuhde ulos.

Noin jotenkin sitä aattelin ittekin. Palamiskaasut sekoitettuna, ei ravistettuna 

On kuitenkin melko vaikeaa hakea tuo kattilakohtainen optimi, mikä on se raja-arvo jolla huonomman palamisen tai yli-ilman jäähdytyksen  yhteisvaikutus haittaa vähiten?

Monesti kuulee sanottavan että palaminen on kunnossa kun piipusta ei tule savua,ehkä lämpöväreilyä ja talvellä hiukan höyryä. Luulen kuitenkin että tuo tilanne ei välttis ole paras hyötysuhteeltaan?

Onko se paras hyötysuhde sitten tavottelemisen arvoista jos hintana suurempi nuohoustarve tai häiriintynyt naapurisopu!

[Tapsa84]

Noin jotenkin sitä aattelin ittekin. Palamiskaasut sekoitettuna, ei ravistettuna 

On kuitenkin melko vaikeaa hakea tuo kattilakohtainen optimi, mikä on se raja-arvo jolla huonomman palamisen tai yli-ilman jäähdytyksen  yhteisvaikutus haittaa vähiten?

Monesti kuulee sanottavan että palaminen on kunnossa kun piipusta ei tule savua,ehkä lämpöväreilyä ja talvellä hiukan höyryä. Luulen kuitenkin että tuo tilanne ei välttis ole paras hyötysuhteeltaan?

Onko se paras hyötysuhde sitten tavottelemisen arvoista jos hintana suurempi nuohoustarve tai häiriintynyt naapurisopu!

Tehokkaassa palamisessa on savukaasun CO, O2 ja CO2 pitoisuudet vs. ilmakerroin. Tällöin voidaan määrittää ilmakertoimen vaikutus. Savukaasun koostumus ja sen ominaislämpökapasiteetti muuttuu ilmakertoimen mukaan, koska myös savukaasun koostumus muuttuu. Kyllä palaminen on kunnossa jos piipusta ei tule muutakuin höyryä ja väreilyä. Se ei kuitenkaan tarkoita että kattila saa kaiken energian siitä varaajaan. Palamisessa on monta eri vaihetta, kun ladataan panosmainen poltto. Jos kattilassa on moottoroitu ilmansäätö jota ohjataan lambdalla, saadaan siinä kokonaishyötysuhdetta nostettua helposti ylöspäin. (Puhutaan ilmakertoimesta, mutta pitää ottaa huomioon myös primääri ja sekundääri ilman suhde)

[Juhani]

Lambdakattilan savukaasut videolla tuolla http://www.puulammitys.info/index.php?topic=253.msg6984;topicseen#msg6984

[Tapsa84]

Lambdakattilan savukaasut videolla tuolla http://www.puulammitys.info/index.php?topic=253.msg6984;topicseen#msg6984

Juurikin näin. Lambda-kattila säätää palamisen optimaaliseksi alusta asti. Palamistuotteena ainoastaan hiilidioksidi ja vesi. CO pitoisuus minimaalinen ja hyötysuhde varmasti lähellä tai yli 90%.

[Setämies]

Sattumalta ja pitkien kokeilujen jälkeen juuri tähän tilanteeseen bensakoneessa tapahtuu selvä hyppäys jonka perusteella polttoainemäärän syötössä muutetaan hyvin nopealla syklillä. Bensakone toimii vähän alle 1 ilmakertoimella. Sama anturi ei toimi ollenkaan uunikäytössä.

Tuo hyperbeli-käyrän mukainen signaalinmuutos lambda=~1 tienoilla on normaalin kapeakaistaisen lambda-anturin ominaisuus, eikä niitä oikein voikaan käyttää muuta kuin polttomoottoreissa. Normi auton lambdasondi on siis tyypillisesti kapeakaistainen.

Pannukäytössä käytetään laajakaista-lambdasondeja. Reagointi on varsin lineaarista, joten niiden vaatiman erillisen ohjausyksikön antama signaalikin on suht lineaarinen läpi koko käyttöalueen, ja alue riittää hyvin säädön toteuttamiseen. Anturi ei kuitenkaan anna samalla tavalla suoraan mittausarvoa johtimeen, vaan anturiin menee kimppu johtoja, ja em. ohjausyksikkö hoitaa mm. anturin lämmitystä hyvin tarkasti. Mittaustulos on loppujen lopuksi ohjausyksikön antama vertailujännite anturin olotilan mukaisesti.

Samaten kisakäytössä anturi on laajakaista, polttomoottorien kanssa. Laajakaista-anturilla voidaan tehdä hienosäätöä jopa ajon aikana, asetetaan ennen säätöä haluttu lambda-arvo homman osaavan ECUn karttaan, X- ja Y-akseleina on kuormitus ja kierrosluku. ECU muuttaa sitten suihkutusaikaa samoilla akseleilla olevaan suihkutusaikakarttaan. Kuormitustieto voi muuten sisältää kaasuläpän asentoa, imusarjan alipainetta ja mikä hauskinta, myös ahtopainetta. Asetus riippuu anturoinnista, käyttötarkoituksesta ja ECUn taidoista.

[Setämies]

Otetaampa esimekki lambda 1,6.
Teoreettiseen palamisenn tarvitaan 1 kuutiometri ilmaa. Sen sijaan työnnetään 1,6 kuutiota. Siitä typpeä on 790 * 1,6 = 1264 litraa. Palamiseen kuluu happea 210 l. ylimääräistä happea jää 0,6 * 210 = 126 litraa. Hapen ja typen suhde savukaasuissa on 126 / 1264 = n. 10 %.
Miten Lambda löytää tuon 10 % ja ilmoittaa että silloin ilmakerroin on 1,6 ?

Laajakaistan osalta tämä onkin mielenkiintoinen juttu. Sama anturin ohjausyksikkö voi antaa ulos jopa erilaisia signaalityyppejä. Analoginen jännite/virtasignaali tai digitaalinen signaali. Kalibrointi on kuitenkin aina mahdollista puhtailla kaasuilla tai sopivalla referenssiseoksella.

Omatoimirakentelussa ulkoinen tarkkuus ei ole niin tärkeä ominaisuus, sama se jos näytön lambda-lukema on 1.45 tai 1.57, kunhan säädin pitää sen herrrkullisimman palamisen tuottavat olosuhteet läpi palamisen eri vaiheiden.

Ja mikä ettei, voihan sitä automaatiota myös rakentaa älykkäämmäksi. Esimerkiksi niin kauan kun kattilavesi on kylmää tai savukaasut kylmiä, ajetaan eri tavoitearvoilla kuin normipalon aikana, samaten hiillosta hehkutellessa voi vetää eri tavoitearvot. Miksei vaikka eri puulajeillekin?

[Setämies]

Palamisessa on monta eri vaihetta, kun ladataan panosmainen poltto. Jos kattilassa on moottoroitu ilmansäätö jota ohjataan lambdalla, saadaan siinä kokonaishyötysuhdetta nostettua helposti ylöspäin. (Puhutaan ilmakertoimesta, mutta pitää ottaa huomioon myös primääri ja sekundääri ilman suhde)

Tuo primäärin ja sekundäärin suhde onkin mielenkiintoinen asia. Ohjataanko vain ensiötä savukaasujen lämpötilan pohjalta ja toisiota lambdalla? Kattilatyyppikin vaikuttaa tässä kohtaa paljon, oletuksena sattumalta käänteispalo eli pyrolyysikattila.

Tässä tullaankin sitten siihen, että savukaasujen lämpötilan pitäisi olla puulajikohtainen. Entäs tuubien nuohouksen/nuohoamattomuuden vaikutus savukaasuihin? Joka tapauksessa savukaasujen tavoitelämpötilaa voi hyvin pudottaa silloin kun pikeämisvaaraa ei enää ole, eli on siirrytty pyrolyysistä hiilien poltteluun. Tuossakin pitää tietenkin pitää järki kädessä, jos veteen asti ei enää tule energiaa, niin pihistely ei auta. Lataustermostaatinkin rajalämpötila pitää huomioida.

[seppol]

Sen vuoksi olen esittänyt vähän krriittisä kysymyksiä tästä lambda mittauksesta kun jonkun pitää tietää tarkasti: mitä mitataan, millainen lukema siitä saadaan, miten siitä saadaan ilmakerroin, mihin pyritään ja mikä on se toimenpiden miten lopputulokseen päästään.
Optimaalisella palamisella päästään ennen kaikkea suurimpaan mahdolliseen tehoon nissä olosuhteissa jotka kulloinkin ovat. Jos tehoa pyritään muuttamaan, poltettavaa puumäärää on muutettava ja anturi säätää ilmamäärän sen mukaan. Kattilahyötysuhde pyritään nostamaan tekemällä kattila sellaiseksi että mahdollisimman suuri osa tuotetusta energiasta saadaan veteen. Automaattisesti tarkka lambda säätö ei nosta hyötysuhdetta.

[ev3449]

Eikös lambda ohjauksen tarkoitus ole optimoida hetkellinen palotapahtuma, eli maksimoida polttopuusta lämmöksi muunnettavan energian määrä? Tällä ei ole kattilan lämmönsiirtokyvyn (lämpöteho) kanssa mitään tekemistä, vaan tarkoitus on luoda edellytykset maksimaaliselle energian hyödyntämiselle. Teho tulee sovittaa kyseisen kattilan lämpötehon mukaiseksi jolloin saavutetaan jokaisella kattilalla paras saavutettavissa oleva hyötysuhde. Myös  kokonaishyötysuhde kasvaa riippumatta kattilan rakenteesta.

[veda35]

SE TOIMII!
Alkuperäinen lambda-korttimme oli viallinen/keskentekoinen, toimii kyllä autossa muttei puukattilassa!
Saimme nyt toisen kortin, joka perustuu Boschin CJ125-piiriin ja tämä toimii;
manuaalisesti luukkuja säätämällä lambdan saa vaihtelemaan 1,0...2,5.
Eli puhtaassa ilmassa lambda- arvo on maksimissaan, meillä 2,5, toisissa ohjaimissa 1,3 riippuen tekijästä.
Tästä kortista on juttua Elektro-lehdessä viime vuoden tammikuussa.
Nyt sitten rakentamaan moottorien kiinnitykset!

Nykysoftassamme on eri vaiheet puiden sytyttämiselle, normipoltolle ja hiillosvaiheelle, mutta näitä siis ei ole vielä päästy pannussa testaamaan, kun tuo lambda...
Sen verran pääsimme lambdalla kuitenkin testaamaan, että sekundääri-ilmaa näyttäisi tarvittavan 0..30% läpän aukeamisesta ja kun tähän asti olen lämmittänyt toisio selällään, niin jo tästä tiedosta hyötysuhde tulee paranemaan!
Eipä sitten ole savuakaan piipusta näkynyt, kun ollaan reippaalla yli-ilmalla...
Ensiöilma säädetään lämpöanturilla ja toisioilma lambdalla, mutta kokeissamme syntyi ajatus, että pelkällä lambdallakin homman voisi hoitaa. Se vaatii kuitenkin aivan toisenlaisen softan, joten etenemme kahden anturin tiellä - toistaiseksi.

[kahe]

Tuolta Attackin manuaalista näkyy sivulta 22 esiasetukset pri/sec ilmalle taulukosta ja muitakin määreitä toimintaan. Pri on 85% ja sec 40% ilmeisesti alussa.