Inteligentny sterownik silników

Inteligentny sterownik silników

Badacze z Uniwersytetu Missouri-Rolla zbudowali nowoczesny, zaawansowany sterownik, który reguluje pracę silników, sprawiając że stają się one bardziej wydajne i przyjazne dla środowiska.

Profesorowie Jagannathan Sarangapani i Jim Drallmeier wraz ze swoimi studentami spędzili ostatnie dwa lata na opracowaniu nowego sterownika, który pewnego dnia mógłby odmienić obecne silniki w bardziej ekologiczne urządzenia. Naukowcy największe nadzieje pokładają w technologii EGR użytej do budowy tego zaawansowanego sterownika. EGR to system recylkulacji gazów wyziewowych, który ma na celu zredukowanie emisji tlenku azotu.

Silniki o zapłonie iskrowym potrzebują do pracy paliwa i powietrza – wyjaśnia Drallmeier – jeśli jednak zmienić proporcje tych dwóch składników, silnik będzie miał zmienne charakterystyki, w zależności od ilości paliwa i powietrza dostarczonych do niego. Na tej własności skupili się naukowcy.

Zbudowali oni sterownik oparty na sieciach neuronowych, który jest zaimplementowany do urządzenia jako program komputerowy. Sztuczne sieci neuronowe są systemami adaptacyjnymi, które bezustannie się uczą podczas działania. Poszczególne części sieci neuronowych obserwują i szacują całkowitą ilość dostarczonego paliwa i powietrza do określonego cylindra, w określonym czasie. Dane te przesyła do kolejnego systemu neuronowego, który generuje na ich podstawie wytyczne, na podstawie których sterowana jest praca silnika, poprzez korektę ilości składników dostarczanych do niego. Sprowadza się to do tego, że sieci neuronowe szacują nakład pracy silnika w następujących po sobie cyklach, zanim jeszcze one nastąpią. Jest to czas podejmowania decyzji rzędu milisekund.

Naukowcy stawili czoła wielkiemu wyzwaniu, aby przejść od rozważań teoretycznych do praktycznych rozwiązań technologicznych, szczególnie zbieraniu i wysłaniu informacji z silnika do sieci neuronowych, a następnie poprawna weryfikacja tych danych i wysłanie rozkazów do silnika.

Stosowanie systemu recylkulacji gazów wyziewowych EGR pozwala na redukcję emisji tlenku azotu, ale jednocześnie może znacząco wpłynąć na niekorzystną wymianę ciepła z otoczeniem, co w konsekwencji ma przełożenie na ogólną wydajność silnika. Naukowcy dążą do otrzymania optimum wyrównoważenia pracy systemu EGR z pracą silnika, mieszczące się w możliwych do przyjęcia granicach. Inteligentny sterownik pozwoli zredukować efekt rozpraszania ciepła, otwierając tym samym nowe możliwości w osiągach silnika, zarówno pod względem jego wydajności, jak i przyjazności dla środowiska.