Карты калибровки являются ключевой частью моделей двигателей и контроллеров, доступных в Blockset™ Powertrain. Модели двигателя используют карты для представления поведения двигателя и сохранения оптимальных параметров управления. Использование калибровочных карт в проекте управления приводит к созданию гибких, эффективных алгоритмов управления и оценщиков, которые подходят для реализации электронного блока управления (ЭБУ).
Чтобы разработать карты калибровки для завода по производству двигателей и модели диспетчера в приложениях ссылки, MathWorks® развивался и используемые процессы, чтобы измерить характеристики из 1,5 L моделей двигателя зажигания искры (SI) и зажигания сжатия (CI), предоставленных Gamma Technologies LLC.
Для представления поведения двигателей и контроллеров, характерных для конкретного приложения, можно разработать собственные карты калибровки двигателя. Данные, необходимые для калибровки, как правило, получены из результатов испытаний динамометра двигателя или моделей конструкции оборудования двигателя.
Карты калибровки модели двигателя в эталонных приложениях силового агрегата SI и CI влияют на реакцию двигателя на управляющие входные сигналы (например, время искры, положение дросселя и фазирование кулачка).
Для разработки карт калибровки в моделях двигателей Powertrain Blockset MathWorks использовала модели GT-POWER из библиотеки моделирования GT-SUITE в виртуальном динамометре на базе Simulink ®. MathWorks использовала Toolbox™ калибровки на основе модели для создания планов испытаний конструкции эксперимента (DoE). Виртуальный динамометр на базе Simulink выполнил план испытаний DoE на эталонных двигателях GT-POWER 1.5-L SI и CI. MathWorks использовала панель инструментов калибровки на основе модели для разработки карт калибровки модели установки двигателя из GT-POWER.
Карты калибровки модели контроллера двигателя в эталонных приложениях представляют оптимальные команды управления с разомкнутым контуром для заданных рабочих точек двигателя.
Для разработки карт калибровки для контроллера двигателя SI MathWorks использовала эталонные модели двигателя GT-POWER в процессе оптимизации калибровки виртуального двигателя (VECO). Процесс оптимизировал команды управления с разомкнутым контуром для двигателя 1.5-L SI с учетом рабочих ограничений двигателя для детонации, частоты вращения турбокомпрессора и температуры выхлопа.
Для разработки карт калибровки для контроллера двигателя CI MathWorks использовала данные испытаний DOE из эталонной модели GT-POWER 1.5-L CI, работающей при минимальном расходе топлива для конкретных тормозов (BSFC).
В моделях двигателей блоки Powertrain Blockset реализуют эти карты калибровки.
| Карта | Используется для | В | Описание |
|---|---|---|---|
Объемная эффективность | Модель массового расхода воздуха с частотой вращения двигателя CI | Обзорная таблица объемной эффективности является функцией абсолютного давления во впускном коллекторе при закрытии впускного клапана (IVC) и частоте вращения двигателя N) где:
| |
Оптимальное время начала впрыска (SOI) |
Оптимальная таблица синхронизации основного начала впрыска (SOI) - это функция частоты вращения двигателя и массы впрыскиваемого топлива, SOIc = α SOIc (F, N), где:
| ||
Оптимальное давление газа во впускном коллекторе |
Оптимальная таблица определения давления газа во впускном коллекторе, α MAP, является функцией частоты вращения двигателя и массы впрыскиваемого топлива, MAP = α MAP (F, N), где:
| ||
Оптимальное давление газа в выпускном коллекторе |
Оптимальная таблица определения давления газа в выхлопном коллекторе, f.EMAP, является функцией частоты вращения двигателя и массы впрыскиваемого топлива, EMAP = f.EMAP (F, N), где:
| ||
Оптимальная температура газа во впускном коллекторе |
Оптимальная таблица определения температуры газа во впускном коллекторе, α MAT, является функцией частоты вращения двигателя и массы впрыскиваемого топлива MAT = α MAT (F, N), где:
| ||
Оптимальный процент кислорода на всасываемом газе |
Оптимальная таблица определения процентного содержания кислорода в всасываемом газе, ƒO2, является функцией частоты вращения двигателя и массы впрыскиваемого топлива, O2PCT = ƒO2 (F, N), где:
| ||
Оптимальное давление в топливной магистрали |
Оптимальная таблица определения давления в топливном рельсе, ffuelp, является функцией частоты вращения двигателя и массы впрыскиваемого топлива, FUELP = fuelp (F, N), где:
| ||
Оптимальное валовое показанное среднее эффективное давление |
Оптимальная общая указываемая таблица эффективного давления, threimepg, является функцией частоты вращения двигателя и массы впрыскиваемого топлива, IMEPG = α imepg (F, N), где:
| ||
Оптимальное среднее эффективное давление трения |
Оптимальная таблица определения эффективного давления для среднего трения, ffmep, является функцией частоты вращения двигателя и массы впрыскиваемого топлива, FMEP = ffmep (F, N), где:
| ||
Оптимальное среднее эффективное давление нагнетания |
Оптимальная таблица эффективного давления откачки, α pmep, является функцией частоты вращения двигателя и массы впрыскиваемого топлива, PMEP = α pmep (F, N), где:
| ||
Основной множитель эффективности синхронизации SOI |
Таблица поиска мультипликатора эффективности синхронизации основного начала впрыска (SOI) является функцией частоты вращения двигателя и основной синхронизации SOI относительно оптимальной синхронизации, SOIeff = α SOIeff (ΔSOI, N), где:
| ||
Мультипликатор КПД газа во впускном коллекторе |
Таблица поиска множителя эффективности давления газа во впускном коллекторе, α MAPeff, является функцией отношения давления газа во впускном коллекторе относительно оптимального отношения давления и лямбда, MAPeff = α MAPeff (MAPratio, λ), где:
| ||
Умножитель температуры газа во впускном коллекторе |
Справочная таблица коэффициента повышения температуры газа во впускном коллекторе, α MATeff, является функцией частоты вращения двигателя и температуры газа во впускном коллекторе относительно оптимальной температуры, где:
| ||
Умножитель КПД газа во впускном коллекторе |
Таблица поиска умножителя эффективности использования кислорода во впускном коллекторе, ƒO2Peff, является функцией частоты вращения двигателя и процента кислорода во впускном коллекторе относительно оптимального, O2Peff = ƒO2Peff (ΔO2P, N), где:
| ||
Указанная средняя эффективная коррекция давления после впрыска |
Указанная справочная таблица для коррекции среднего эффективного давления после впрыска, α IMEPpost, является функцией частоты вращения двигателя и давления в топливной рейке относительно оптимальных точек останова, ΔIMEPpost = α IMEPpost (ΔSOIpost, Fpost), где:
| ||
Мультипликатор КПД топливной магистрали |
Таблица поиска мультипликатора КПД топливной рейки, fFUELPeff, является функцией частоты вращения двигателя и давления топливной рейки относительно оптимальных точек останова, FUELPeff = fUELPeff (ΔFUELP, N), где:
| ||
Тормозной момент двигателя | Для модели простой таблицы поиска крутящего момента двигатель CI использует таблицу поиска является функцией частоты вращения двигателя и массы впрыскиваемого топлива, , N), где:
| ||
| Массовая доля углеводородов (НС) | Выбросы углеводородов | Таблица определения массовой доли выбросов HC в основном двигателе CI является функцией крутящего момента и частоты вращения двигателя, массовой доли HC = (скорость, крутящий момент), где:
| |
| Массовая доля монооксида углерода (СО) | Выбросы CO | Таблица просмотра массовой доли выбросов CO центрального двигателя CI является функцией крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, массовой доли CO = (скорость, крутящий момент), где:
| |
| Массовая доля оксида азота и диоксида азота (NOx) | Выбросы NOx | Таблица поиска массовой доли выбросов NOx в основном двигателе CI является функцией крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, массовой доли NOx = (скорость, крутящий момент), где:
| |
| Углекислый газ (CO2) массовая часть | CO2 выбросы | Основная справочная таблица части массы выбросов CO2 Двигателя CI - функция крутящего момента двигателя и скорости вращения двигателя, Часть Массы CO2 = ƒ (Скорость, Крутящий момент), где:
| |
| Температура отработавших газов | Температура выхлопа двигателя как функция массы впрыскиваемого топлива и частоты вращения двигателя | Справочная таблица температуры отработавших газов является функцией массы впрыскиваемого топлива и частоты вращения двигателя. , N) где:
| |
| Тормозной момент двигателя | Тормозной момент двигателя в зависимости от массы топлива и частоты вращения двигателя | Сопоставленный модуль CI |
Справочная таблица крутящего момента тормоза двигателя является функцией от управляемой массы топлива и частоты вращения двигателя, = (F, N), где:
|
| Массовый расход воздуха двигателя | Массовый расход воздуха двигателя в зависимости от массы топлива и частоты вращения двигателя | Сопоставленный модуль CI |
Справочная таблица массового расхода воздуха представляет собой функцию от управляемой массы топлива и частоты вращения двигателя, = (Fmax, N), где:
|
| Расход топлива двигателя | Расход топлива двигателя в зависимости от массы топлива и частоты вращения двигателя | Сопоставленный модуль CI |
Справочная таблица расхода топлива двигателя является функцией от управляемой массы топлива и частоты вращения двигателя, MassFlow = (F, N), где:
|
| Температура выхлопа двигателя | Температура выхлопа двигателя в зависимости от массы топлива и частоты вращения двигателя | Сопоставленный модуль CI |
Таблица температур выхлопа двигателя является функцией от заданной массы топлива и частоты вращения двигателя, Texh = (F, N), где:
|
| КПД на топливо для конкретных тормозов (BSFC) | КПД BSFC в зависимости от массы топлива и частоты вращения двигателя | Сопоставленный модуль CI |
КПД удельного расхода топлива на торможение (BSFC) зависит от массы топлива и частоты вращения двигателя, где:
|
| Выбросы углеводородов из двигателя (ЭО) | Выбросы углеводородов ЭО в зависимости от массы топлива и частоты вращения двигателя | Сопоставленный модуль CI |
Выброс углеводородов из двигателя зависит от массы топлива и частоты вращения двигателя, EO HC = (F, N), где:
|
| Выбросы угарного газа из двигателя (ЭО) | Выбросы угарного газа ЭО в зависимости от массы топлива и частоты вращения двигателя | Сопоставленный модуль CI |
Выброс угарного газа из двигателя зависит от массы топлива и частоты вращения двигателя, EO CO = (F, N), где:
|
| Выход двигателя (ЭО) оксид азота и диоксид азота | Выбросы оксида азота EO и диоксида азота в зависимости от массы топлива и частоты вращения двигателя | Сопоставленный модуль CI |
Выбросы выведенного из двигателя оксида азота и диоксида азота зависят от массы топлива и частоты вращения двигателя, EO NOx = (F, N), где:
|
| Выбросы углекислого газа из двигателя (ЭО) | Выбросы углекислого газа ЭО в зависимости от массы топлива и частоты вращения двигателя | Сопоставленный модуль CI |
Выброс углекислого газа из двигателя зависит от массы топлива и частоты вращения двигателя, EO CO2 = (F, N), где:
|
| Регулируемый процент площади клапана рециркуляции отработавших газов (EGR) | Процент площади клапана рециркуляции отработавших газов (EGR) в зависимости от заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя | Контроллер CI | Заданная таблица изменения процента площади клапана рециркуляции отработавших газов (EGR) является функцией заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя , N) где:
|
Положение статива турбокомпрессора переменной геометрии (VGT) | Положение стойки турбокомпрессора переменной геометрии (VGT) в зависимости от заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя | Контроллер CI | Таблица определения положения стойки турбокомпрессора переменной геометрии (VGT) является функцией заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя , N) где:
|
Командуемая общая масса топлива на впрыск | Общая масса топлива на впрыск в зависимости от команды крутящего момента и частоты вращения двигателя | Контроллер CI | Управляемая общая масса топлива на таблицу впрыска является функцией команды крутящего момента и частоты вращения двигателя Trqcmd, N) где:
|
Синхронизация основного начала впрыска (SOI) | Синхронизация КНИ в зависимости от массы командуемого топлива и частоты вращения двигателя | Контроллер CI | Основная справочная таблица времени начала впрыска (SOI) является функцией массы топлива и частоты вращения двигателя. tot, N) где:
|
Стандартный массовый расход рециркуляции отработавших газов (EGR) | Массовый расход EGR как функция стандартного отношения давления потока и площади потока клапана EGR | Контроллер CI | Стандартный массовый расход отработавших газов (EGR) является справочной таблицей, которая является функцией стандартного отношения давления потока и площади потока клапана EGR. EGRap) где:
|
Коэффициент давления турбокомпрессора | Коэффициент давления турбокомпрессора как функция стандартного массового расхода воздуха и скорректированной скорости турбокомпрессора | Контроллер CI | Отношение давления турбокомпрессора, скорректированное с учетом скорости турбокомпрессора переменной геометрии (VGT), является справочной таблицей, которая является функцией стандартного массового расхода воздуха и скорректированной скорости турбокомпрессора, m˙airstd,Nvgtcorr), где:
|
Коррекция соотношения давлений турбокомпрессора | Коррекция соотношения давлений турбокомпрессора в зависимости от положения стойки | Контроллер CI | Коррекция соотношения давления турбокомпрессора переменной геометрии является функцией положения стойки, Prvgtcorr = (VGTpos), где:
|
В моделях двигателей блоки Powertrain Blockset реализуют эти карты калибровки.
| Карта | Используется для | В | Описание |
|---|---|---|---|
Объемный КПД двигателя | Модель массового расхода воздуха с частотой вращения двигателя SI | Справочная таблица объемного КПД двигателя, , является функцией абсолютного давления во впускном коллекторе и частоты вращения двигателя. N) где:
| |
Объем цилиндра на столе закрытия впускного клапана (IVC) | Модель массового расхода воздуха с двойным независимым кулачковым фазером двигателя SI | Объем цилиндра на столе закрытия впускного клапана (IVC), является функцией угла фазера впускного кулачка фICP) где:
| |
Коррекция массы в ловушке | Модель массового расхода воздуха с двойным независимым кулачковым фазером двигателя SI | Таблица коэффициентов коррекции захваченной массы, , является функцией нормированной плотности и частоты вращения двигателя. N) где:
| |
Массовый расход воздуха при углах фазера кулачка | Модель массового расхода воздуха с двойным независимым кулачковым фазером двигателя SI | Таблица поиска модели массового расхода впуска фазера является функцией углов фазера выпускного кулачка и массового расхода захваченного воздуха ТМпоток) где:
| |
Коррекция массового расхода воздуха | Модель массового расхода воздуха с двойным независимым кулачковым фазером двигателя SI | Справочная таблица коррекции массового расхода всасываемого воздуха, , является функцией идеальной нагрузки и частоты вращения двигателя N) где:
| |
Внутренний крутящий момент | Внутренняя справочная таблица крутящего момента, , является функцией частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя, , N), где:
| ||
Момент трения | Справочная таблица крутящего момента трения, , является функцией частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя, , N), где:
| ||
|
Момент накачки |
Рабочая справочная таблица откачки, fTpump, является функцией нагрузки двигателя и частоты вращения двигателя,
| ||
Оптимальное опережение зажигания | Оптимальная таблица искрового поиска, , является функцией частоты вращения двигателя и нагрузки двигателя, , N), где:
| ||
Искровая эффективность | Таблица искровой эффективности, , является функцией искрового замедления от оптимального SAopt − SA где:
| ||
Эффективность лямбды | Таблица поиска эффективности лямбды, , является функцией лямбды, (λ), где:
| ||
Простой крутящий момент | Для простой модели таблицы поиска крутящего момента механизм СИ использует карту таблицы поиска, которая является функцией частоты вращения и нагрузки двигателя, , N), где:
| ||
Массовая доля углеводородов (НС) | Выбросы углеводородов | Таблица определения массовой доли выбросов углеводородов в основном двигателе SI представляет собой функцию крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, массовая доля углеводородов = (скорость, крутящий момент), где:
| |
Массовая доля монооксида углерода (СО) | Выбросы CO | Таблица определения массовой доли выбросов CO центрального двигателя SI является функцией крутящего момента и частоты вращения двигателя, массовой доли CO = (скорость, крутящий момент), где:
| |
Массовая доля оксида азота и диоксида азота (NOx) | Выбросы NOx | Таблица поиска массовой доли выбросов NOx в основном двигателе SI является функцией крутящего момента и частоты вращения двигателя, массовой доли NOx = (скорость, крутящий момент), где:
| |
Углекислый газ (CO2) массовая часть | CO2 выбросы | Справочная таблица части массы выбросов CO2 Двигателя Ядра СИ - функция крутящего момента двигателя и скорости вращения двигателя, Часть Массы CO2 = ƒ (Скорость, Крутящий момент), где:
| |
Температура отработавших газов | Расчет выхлопа двигателя в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя | Справочная таблица температуры выхлопа, , является функцией нагрузки на двигатель и частоты вращения двигателя. , N) где:
| |
| Крутящий момент двигателя | Тормозной момент двигателя в зависимости от заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя | Сопоставленный механизм СИ |
Справочная таблица крутящего момента двигателя является функцией командного крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, T = (Tcmd, N), где:
|
| Массовый расход воздуха двигателя | Массовый расход воздуха двигателя в зависимости от заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя | Сопоставленный механизм СИ |
Таблица определения массового расхода воздуха в двигателе является функцией командуемого крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, = (Tcmd, N), где:
|
| Расход топлива двигателя | Расход топлива двигателя в зависимости от массы крутящего момента и частоты вращения двигателя | Сопоставленный механизм СИ |
Таблица определения массового расхода топлива двигателя является функцией командного крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, MassFlow = (Tcmd, N), где:
|
| Температура выхлопа двигателя | Температура выхлопа двигателя в зависимости от заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя | Сопоставленный механизм СИ |
Справочная таблица температуры выхлопа двигателя является функцией заданного крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, Texh = (Tcmd, N), где:
|
| КПД на топливо для конкретных тормозов (BSFC) | Расход топлива для конкретных тормозов (BSFC) в зависимости от заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя | Сопоставленный механизм СИ |
КПД для конкретного тормоза (BSFC) зависит от заданного крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, BSFC = (Tcmd, N), где:
|
| Выбросы углеводородов из двигателя (ЭО) | Выбросы углеводородов ЭО в зависимости от заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя | Сопоставленный механизм СИ |
Выбросы отработавших углеводородов являются функцией заданного крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, EO HC = (Tcmd, N), где:
|
| Выбросы угарного газа из двигателя (ЭО) | Выбросы угарного газа ЭО в зависимости от заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя | Сопоставленный механизм СИ |
Выброс угарного газа из двигателя зависит от крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, EO CO = (Tcmd, N), где:
|
| Выбросы оксида азота и диоксида азота из двигателя (ЭО) | Выбросы оксида азота EO и диоксида азота в зависимости от заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя | Сопоставленный механизм СИ |
Выбросы закиси азота и двуокиси азота из двигателя зависят от заданного крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, EO NOx = (Tcmd, N), где:
|
| Выбросы углекислого газа из двигателя (ЭО) | Выбросы углекислого газа ЭО в зависимости от заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя | Сопоставленный механизм СИ |
Выброс углекислого газа из двигателя зависит от заданного крутящего момента двигателя и частоты вращения двигателя, EO CO2 = (Tcmd, N), где:
|
Команда «Процент площади стегата» | Команда процента площади отходов в зависимости от заданной нагрузки на двигатель и частоты вращения двигателя | Контроллер СИ | Таблица поиска команд процента зоны отходов, , является функцией от заданной нагрузки двигателя и частоты вращения двигателя , N) где:
|
Команда «Процент положения дросселя» | Команда процента положения дросселя как функция команды процента площади дросселя | Контроллер СИ | Таблица поиска команды процента положения дросселя, , является функцией команды процента площади дросселя TAPcmd) где:
|
Команда «Процент площади дросселя» | Команда процента площади дроссельной заслонки в зависимости от заданной нагрузки и частоты вращения двигателя | Контроллер СИ | Таблица поиска команд процента области дросселя, , является функцией командуемой нагрузки и частоты вращения двигателя , N) где:
|
Искровое опережение | Опережение зажигания как функция расчетной нагрузки и частоты вращения двигателя | Контроллер СИ | Таблица поиска опережения зажигания является функцией расчетной нагрузки и частоты вращения двигателя. , N) где:
|
Командовал лямбда | Задана лямбда как функция расчетной нагрузки двигателя и измеренной частоты вращения двигателя | Контроллер СИ | Управляемая лямбда, , справочная таблица является функцией расчетной нагрузки двигателя и измеренной частоты вращения двигателя. , N) где:
|
Команда угла фазера приемного кулачка | Команда угла фазера впускного кулачка как функция нагрузки двигателя и частоты вращения двигателя | Контроллер СИ | Таблица поиска команд угла фазера впускного кулачка, , является функцией нагрузки двигателя и частоты вращения двигателя , N) где:
|
Управляемая нагрузка двигателя | Управляемая нагрузка двигателя в зависимости от заданного крутящего момента и частоты вращения двигателя | Контроллер СИ | Управляемая справочная таблица нагрузки двигателя, , является функцией управляемого крутящего момента и частоты вращения двигателя. , N) где:
|
Угол фазера выхлопного кулачка | Угол фазера выхлопного кулачка в зависимости от нагрузки на двигатель и частоты вращения двигателя | Контроллер СИ | Таблица поиска команд угла фазера кулачка выхлопа, , является функцией нагрузки двигателя и частоты вращения двигателя , N) где:
|
Контроллер CI | Ядро CI | Сопоставленный модуль CI | Сопоставленный механизм СИ | Контроллер СИ | Модуль ядра SI