Контроллер воспламенения сжатия, который включает поток массы воздуха, крутящий момент и оценку EGR
Powertrain Blockset / Движение / Контроллеры Двигателя внутреннего сгорания
Блок CI Controller реализует контроллер воспламенения сжатия (CI) с потоком массы воздуха, крутящим моментом, потоком рециркуляции выхлопного газа (EGR), выхлопным противодавлением и оценкой температуры выхлопного газа. Можно использовать блок CI Controller в проекте управления двигателем или производительности, экономии топлива и исследованиях компромисса эмиссии. Базовый блок двигателя требует команд, которые выводятся от блока CI Controller.
Блок использует крутящий момент, которым управляют, и измеренную скорость вращения двигателя, чтобы определить эти команды привода разомкнутого цикла:
Длительность импульса инжектора
Синхронизация системы впрыскивания топлива
Положение стойки турбокомпрессора изменяемой геометрии (VGT)
Процент области клапана EGR
Блок CI Controller имеет две подсистемы:
Controller
подсистема — Определяет команды на основе таблиц, которые являются функциями крутящего момента, которым управляют, и измеренной скорости вращения двигателя.
На основе | Определяет команды для |
---|---|
Крутящий момент, которым управляют, Измеренная скорость вращения двигателя |
Длительность импульса инжектора Синхронизация системы впрыскивания топлива VGT устанавливают положение в стойку Процент области клапана EGR |
Estimator
подсистема — Определяет оценки на основе этих атрибутов механизма.
На основе | Оценки |
---|---|
Измеренная скорость вращения двигателя Синхронизация системы впрыскивания топлива Среднее давление и температура впускного коллектора цикла Топливная длительность импульса инжектора Абсолютное окружающее давление Процент области клапана EGR VGT устанавливают положение в стойку Скорость VGT |
Поток массы воздуха Крутящий момент Температура выхлопного газа Противодавление выхлопного газа Поток массы газа клапана EGR |
Фигура иллюстрирует поток сигналов.
Фигура использует эти переменные.
N | Скорость вращения двигателя |
MAP | Средний впускной коллектор цикла абсолютное давление |
MAT | Средняя абсолютная температура газа впускного коллектора цикла |
EGRap, EGRcmd | Процент области клапана EGR и команда процента области клапана EGR, соответственно |
VGTpos |
VGT устанавливают положение в стойку |
Nvgt |
Откорректированная скорость турбокомпрессора |
RPcmd |
VGT устанавливают команду положения в стойку |
Топливная длительность импульса инжектора | |
MAINSOI | Запустите синхронизации инжекции для основного импульса системы впрыскивания топлива |
Model-Based Calibration Toolbox™ использовался, чтобы разработать таблицы, которые доступны с Powertrain Blockset™.
Контроллер управляет процессом сгорания путем управления положением стойки VGT, процентом области клапана EGR, синхронизацией системы впрыскивания топлива и длительностью импульса инжектора. Интерполяционные таблицы feedforward, которые являются функциями измеренной скорости вращения двигателя и управляли крутящим моментом, определяют команды управления.
Диспетчер управляет процентом области клапана EGR и положением стойки VGT. Менять положение стойки VGT изменяет турбинные характеристики потока. В низко требуемых крутящих моментах положение стойки может уменьшать выхлопное противодавление, приводящее к низкой скорости турбокомпрессора и давлению наддува. Когда топливо, которым управляют, требует дополнительного потока массы воздуха, положение стойки собирается закрыть лопасти турбокомпрессора, увеличивая скорость турбокомпрессора и давление наддува впускного коллектора.
Интерполяционная таблица положения стойки турбокомпрессора изменяемой геометрии (VGT) является функцией крутящего момента, которым управляют, и скорости вращения двигателя
где:
RPcmd является командой положения стойки VGT в проценте.
Trqcmd является крутящим моментом механизма, которым управляют в N · m.
N является скоростью вращения двигателя в об/мин.
Интерполяционная таблица процента области клапана рециркуляции выхлопного газа (EGR), которой управляют, является функцией крутящего момента, которым управляют, и скорости вращения двигателя
где:
EGRcmd управляют процент области клапана EGR в проценте.
Trqcmd является крутящим моментом механизма, которым управляют в N · m.
N является скоростью вращения двигателя в об/мин.
Чтобы инициировать сгорание, механизм CI вводит топливо непосредственно в камеру сгорания. После инжекции топливо спонтанно загорается, увеличивая цилиндрическое давление. Общая масса введенного топлива и основной инжекционной синхронизации определяет производство крутящего момента.
Принимая постоянное топливное давление направляющей, диспетчер CI управляет длительностью импульса инжектора на основе общей требуемой топливной массы:
Уравнение использует эти переменные.
Топливная длительность импульса инжектора | |
Sinj | Топливный наклон инжектора |
Fcmd,tot | Общая топливная масса, которой управляют, на инжекцию |
MAINSOI | Основная синхронизация запуска из инжекции |
N | Скорость вращения двигателя |
Общая топливная масса, которой управляют, на инжекционную таблицу является функцией команды крутящего момента и скорости вращения двигателя
где:
Fcmd,tot = F управляют общая топливная масса на инжекцию в мг на цилиндр.
Trqcmd является крутящим моментом механизма, которым управляют в N · m.
N является скоростью вращения двигателя в об/мин.
Основная интерполяционная таблица синхронизации запуска из инжекции (SOI) является функцией топливной массы, которой управляют, и скорости вращения двигателя
где:
MAINSOI является основной синхронизацией запуска из инжекции, в градусах проверните угол после верхней мертвой точки (degATDC).
Fcmd,tot = F является топливной массой, которой управляют в мг на инжекцию.
N является скоростью вращения двигателя в об/мин.
Когда крутящий момент, которым управляют, ниже порогового значения, контроллер скорости холостого хода регулирует скорость вращения двигателя.
Если | Контроллер скорости холостого хода |
---|---|
Trqcmd,input <Trqidlecmd,enable | Enabled |
Trqidlecmd,enable ≤ Trqcmd,input | Не включенный |
Диспетчер скорости холостого хода использует дискретный ПИ-контроллер, чтобы отрегулировать целевую скорость холостого хода путем управления крутящим моментом.
ПИ-контроллер использует эту передаточную функцию:
Скорость холостого хода управляла, чтобы крутящий момент был меньше максимального крутящего момента, которым управляют:
0 ≤ Trqidlecomd ≤Trqidlecmd,max
Управление скоростью холостого хода активно при этих условиях. Если входной крутящий момент, которым управляют, опускается ниже порога для включения контроллера скорости холостого хода (Trqcmd,input <Trqidlecmd,enable), крутящим моментом механизма, которым управляют, дают:
Trqcmd = макс. (Trqcmd,input, Trqidlecmd).
Уравнения используют эти переменные.
Trqcmd | Крутящий момент механизма, которым управляют, |
Trqcmd,input | Введите крутящий момент механизма, которым управляют, |
Trqidlecmd,enable | Порог для включения контроллера скорости холостого хода |
Trqidlecmd | Диспетчер скорости холостого хода управлял крутящим моментом |
Trqidlecmd,max | Максимальный крутящий момент, которым управляют, |
Nidle | Основная скорость холостого хода |
Kp,idle | Контроллер скорости холостого хода пропорциональное усиление |
Ki,idle | Контроллер скорости холостого хода интегральное усиление |
Чтобы предотвратить по газованию на механизме, блок реализует предельный контроллер скорости вращения двигателя, который ограничивает скорость вращения двигателя значением, заданным параметром Rev-limiter speed threshold на вкладке Controls> Idle Speed.
Если скорость вращения двигателя, N, превышает предел скорости вращения двигателя, Nlim, блок устанавливает крутящий момент механизма, которым управляют, на 0.
Чтобы гладко перейти команду крутящего момента к 0 как, скорость вращения двигателя приближается к ограничению скорости, блок реализует множитель интерполяционной таблицы. Интерполяционная таблица умножает команду крутящего момента на значение, которое лежит в диапазоне от 0 (скорость вращения двигателя превышает предел) к 1 (скорость вращения двигателя не превышает предел).
Используя блок CI Core Engine, блок CI Controller оценивает скорость потока жидкости массы воздуха, поток массы клапана EGR, выхлопное противодавление, крутящий момент механизма, AFR и выхлопную температуру от обратной связи датчика. Info
порт вводит ориентировочные значения, но блок не использует их, чтобы определить команды привода механизма разомкнутого цикла.
Чтобы вычислить поток массы воздуха, механизм воспламенения сжатия (CI) использует Модель Потока Массы воздуха Плотности скорости вращения двигателя CI. Модель плотности скорости использует уравнение плотности скорости, чтобы вычислить поток массы воздуха механизма, связывая поток массы порта потребления механизма с давлением впускного коллектора, температурой впускного коллектора и скоростью вращения двигателя.
Чтобы вычислить предполагаемый поток массы клапана рециркуляции выхлопного газа (EGR), блок вычисляет поток EGR, который произошел бы при стандартных условиях температуры и давления, и затем корректирует поток к фактическим условиям температуры и давления. Использование вычисления блока EGR оцененное выхлопное противодавление, оцененная выхлопная температура, стандартная температура и стандартное давление.
Стандартный поток массы рециркуляции выхлопного газа (EGR) является интерполяционной таблицей, которая является функцией стандартного отношения давления потока и площади потока клапана EGR
где:
стандартный поток массы клапана EGR, в g/s.
Pexh,est является предполагаемым выхлопным противодавлением в Па.
MAP является средним впускным коллектором цикла абсолютное давление в Па.
EGRap является измеренной областью клапана EGR в проценте.
Уравнения используют эти переменные.
Оцененный поток массы клапана EGR | |
Стандартный поток массы клапана EGR | |
Стандартное давление | |
Стандартная температура | |
Texh,est | Предполагаемая температура газа выпускного коллектора |
MAP | Измеренный средний впускной коллектор цикла абсолютное давление |
Pexh,est | Предполагаемое выхлопное противодавление |
Абсолютное окружающее давление | |
EGRap | Измеренный процент области клапана EGR |
Чтобы оценить поток массы клапана EGR, блок требует оценки выхлопного противодавления. Чтобы оценить выхлопное противодавление, блок использует окружающее давление и отношение давления турбокомпрессора.
Для вычисления порции давления турбокомпрессора блок использует две интерполяционных таблицы. Первая интерполяционная таблица определяет аппроксимированное отношение давления турбокомпрессора как функцию потока массы турбокомпрессора и откорректированной скорости турбокомпрессора. Используя вторую интерполяционную таблицу, блок корректирует аппроксимированное отношение давления турбокомпрессора для положения стойки VGT.
Уравнения используют эти переменные.
Оцененный поток массы клапана EGR | |
Стандартный поток массы клапана EGR | |
Предполагаемая скорость потока жидкости массы порта потребления | |
Стандартный поток массы воздуха | |
EGRap | Измеренная область клапана EGR |
MAP | Измеренный средний впускной коллектор цикла абсолютное давление |
MAT | Измеренная средняя абсолютная температура газа впускного коллектора цикла |
Стандартное давление | |
Стандартная температура | |
Texh,est | Предполагаемая температура газа выпускного коллектора |
Prvgtcorr | Коррекция отношения давления турбокомпрессора для VGT устанавливает положение в стойку |
Prturbo | Отношение давления турбокомпрессора |
Pexh,est | Предполагаемое выхлопное противодавление |
Абсолютное окружающее давление | |
Nvgtcorr | Откорректированная скорость турбокомпрессора |
VGTpos | Измеренные VGT устанавливают положение в стойку |
Вычисление выхлопного противодавления использует эти интерполяционные таблицы:
Отношение давления турбокомпрессора, откорректированное для скорости турбокомпрессора изменяемой геометрии (VGT), является интерполяционной таблицей, которая является функцией стандартного потока массы воздуха и откорректированной скорости турбокомпрессора, , где:
Prturbo является отношением давления турбокомпрессора, откорректированным для скорости VGT.
стандартный поток массы воздуха, в g/s.
Nvgtcorr является откорректированной скоростью турбокомпрессора в rpm/K^ (1/2).
Чтобы вычислить стандартный поток массы воздуха через турбокомпрессор, блок использует сохранение массы, предполагаемого порта потребления и массовых потоков EGR (от последнего предполагаемого вычисления). Вычисление принимает незначительную динамику заполнения выпускного коллектора.
Коррекция отношения давления турбокомпрессора изменяемой геометрии является функцией положения стойки, Prvgtcorr = ƒ (VGTpos), где:
Prvgtcorr является коррекцией отношения давления турбокомпрессора.
VGTpos является положением стойки турбокомпрессора изменяемой геометрии (VGT).
Чтобы вычислить крутящий момент механизма, можно сконфигурировать блок, чтобы использовать любую из этих моделей крутящего момента.
Модель момента привода | Описание |
---|---|
Модель структуры крутящего момента Engine CI |
Модель структуры крутящего момента механизма ядра CI решает, что крутящий момент механизма путем сокращения максимального механизма закручивает потенциал, когда эти условия механизма варьируются от номинала:
Чтобы составлять эффект поствводят топливо на крутящем моменте, модель использует калиброванную таблицу смещения крутящего момента. |
Engine CI простая модель крутящего момента | Для простого вычисления крутящего момента механизма механизм CI использует карту интерполяционной таблицы крутящего момента, которая является функцией скорости вращения двигателя и введенной топливной массы. |
Выхлопное температурное вычисление зависит от модели крутящего момента. Для обеих моделей крутящего момента блок реализует интерполяционные таблицы.
Модель крутящего момента | Описание | Уравнения |
---|---|---|
| Выхлопная температурная интерполяционная таблица является функцией введенной топливной массы и скорости вращения двигателя. |
|
Torque Structure |
Номинальная выхлопная температура, Texhnom, является продуктом этих выхлопных температурных КПД:
Выхлопная температура, Texhnom, возмещена воздействием температуры сообщения, ΔTpost, который составляет сообщение и последние инжекции во время расширения и выхлопных диапазонов. |
|
Уравнения используют эти переменные.
F | Рабочий ход ввел топливную массу |
N | Скорость вращения двигателя |
Texh | Температура газа выпускного коллектора |
Texhopt | Оптимальная температура газа выпускного коллектора |
ΔTpost | Отправьте инжекционный температурный эффект |
Texhnom | Номинальная выхлопная температура |
SOIexhteff | Основной выхлоп SOI температурный множитель КПД |
ΔSOI | Основная синхронизация SOI относительно оптимальной синхронизации |
MAPexheff | Давление газа впускного коллектора исчерпывает температурный множитель КПД |
MAPratio | Отношение давления газа впускного коллектора относительно оптимального отношения давления |
λ | Lambda газа впускного коллектора |
MATexheff | Температура газа впускного коллектора исчерпывает температурный множитель КПД |
ΔMAT | Температура газа впускного коллектора относительно оптимальной температуры |
O2Pexheff | Кислород газа впускного коллектора исчерпывает температурный множитель КПД |
ΔO2P | Впустите газовый кислородный процент относительно оптимального |
FUELPexheff | Топливное давление направляющей исчерпывает температурный множитель КПД |
ΔFUELP | Топливное давление направляющей относительно оптимального |
Измеренная скорость вращения двигателя и топливная длительность импульса инжектора определяют топливную скорость потока жидкости массы, которой управляют:
Общий топливный поток массы, которым управляют, и оцененные скорости потока жидкости массы порта определяют предполагаемый AFR:
Уравнения используют эти переменные.
Топливная длительность импульса инжектора | |
AFRest | Предполагаемый состав топливно-воздушной смеси |
Топливная скорость потока жидкости массы, которой управляют, | |
Топливный наклон инжектора | |
N | Скорость вращения двигателя |
Ncyl | Количество цилиндров механизма |
Cps | Обороты коленчатого вала на диапазон степени, версию/диапазон |
Общая предполагаемая масса воздуха механизма течет в портах потребления |
[1] Хейвуд, основные принципы двигателя внутреннего сгорания Джона Б. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1988.