Модель массового расхода воздуха с двойным независимым кулачковым фазером двигателя SI

Для расчета массового расхода всасываемого воздуха для двигателя, оснащенного кулачковыми фазерами, можно сконфигурировать двигатель с искровым зажиганием (SI) с двухнезависимой моделью массового расхода всасываемого воздуха кулачкового фазера. Как показано, расчет массового расхода всасываемого воздуха двигателя с искровым зажиганием (SI) состоит из следующих этапов:

Сбор физических измерений
Оценка идеальной захваченной массы
Коррекция захваченной массы
Расчет массового расхода всасываемого воздуха

Модель массового расхода воздуха с двойным независимым кулачковым фазером реализует уравнения, использующие эти переменные.

$_{Mtrapped}$	Расчетная идеальная масса в ловушке
$_{TMcorr}$	Множитель коррекции захваченной массы
$_{TMflow}$	Расход, эквивалентный скорректированной улавливаемой массе при текущей частоте вращения двигателя
${\overset{}{}}_{m˙intkideal}$	Массовый расход всасываемого воздуха двигателя при произвольных углах фазера кулачка
${\overset{}{}}_{m˙intkideal}$	Массовый расход впускного отверстия двигателя при произвольных углах фазера кулачка
${\overset{}{}}_{m˙air}$	Окончательная коррекция массового расхода всасываемого воздуха двигателя при установившихся углах фазера кулачка
${\overset{}{}}_{m˙intk}$	Массовый расход впускного отверстия двигателя при установившихся углах фазера кулачка
$_{yintk,}$ воздух	Массовая доля воздуха во впускном коллекторе двигателя
$_{MAPIVC}$	Давление во впускном коллекторе на IVC
$_{MATIVC}$	Температура впускного коллектора на IVC
$_{MNom}$	Номинальная масса воздуха на входе в цилиндр двигателя при стандартных температуре и давлении, максимальный объем поршня в нижней мертвой точке (BDC)
$IAT$	Температура всасываемого воздуха
$N$	Частота вращения двигателя
$_{Ncyl}$	Количество цилиндров двигателя
$_{VIVC}$	Объем цилиндра на IVC
$_{Vd}$	Смещенный объем
$_{Rair}$	Идеальная газовая постоянная
$_{PAmb}$	Давление окружающей среды
$_{Tstd}$	Стандартная температура
$_{Pstd}$	Стандартное давление
$_{ρnorm}$	Нормированная плотность
$_{φICP}$	Измеренный угол фазера приемного кулачка
$_{φECP}$	Угол фазера выхлопного кулачка
$_{Lideal}$	Нагрузка двигателя (нормированная масса воздуха цилиндра) при произвольных углах фазера кулачка, не скорректированная на конечные установившиеся углы фазера кулачка
$L$	Нагрузка двигателя (нормированная масса воздуха цилиндра) при произвольных углах фазера кулачка, скорректированная на конечные установившиеся углы фазера кулачка
$Cps$	Обороты коленчатого вала на силовой ход
$_{fVivc}$	Объем цилиндра в таблице IVC
$_{fTMcorr}$	Таблица коррекции захваченной массы
$_{fairideal}$	Таблица массового расхода всасываемого воздуха
$_{faircorr}$	Таблица коррекции массового расхода всасываемого воздуха

Сбор физических измерений

В модели двигателя SI модель массового расхода воздуха с двойным независимым кулачковым фазером требует следующих физических измерений:

Температура и давление во впускном коллекторе при закрытии впускного клапана (IVC)
Фазовый угол приемного кулачка
Фазовый угол выпускного кулачка
Частота вращения двигателя
Давление и температура окружающей среды
Массовый расход всасываемого воздуха, от одного или нескольких из следующих
- Счетчик воздуха в резервуаре
- Объемный топливовоздушный датчик и топливный расходомер
- Широчайший воздушно-топливный датчик и широтно-импульсный инжектор

Оценка идеальной захваченной массы

Модель массового расхода всасываемого воздуха с двойным независимым кулачковым фазером использует закон идеального газа для оценки идеальной улавливаемой массы в условиях впускного коллектора. Расчет предполагает, что давление и температура цилиндра в IVC равны давлению и температуре во впускном коллекторе.

$_{} \frac{_{}_{}}{_{}_{Mtrapped≅MAPIVCVIVCRairMATIVC}}$

Для двигателей с переменной фазировкой впускного кулачка объем захвата в IVC изменяется.

Объем цилиндра на столе закрытия впускного клапана (IVC), $_{fVivc}$ является функцией угла фазера впускного кулачка

$_{VIVC} =_{} {fVivc}_{(}$ фICP)

где:

$_{VIVC}$ - объем цилиндра на IVC, в л.
$_{ФИПЦ}$ - угол фазера приемного кулачка, в градусах опережения кривошипа.

Правильная захваченная масса

Модель измерения массы всасываемого воздуха с двойным независимым кулачковым фазером использует поправочный коэффициент для учета разницы между идеальной захваченной массой в цилиндре и фактической захваченной массой. Коэффициент коррекции захваченной массы представляет собой таблицу поиска, которая является функцией нормированной плотности и частоты вращения двигателя.

$_{αnorm} \frac{=_{}}{_{}_{}}$ MAPIVCIATPAMMMATIVC

Таблица коэффициентов коррекции захваченной массы, $_{fTMcorr}$ , является функцией нормированной плотности и частоты вращения двигателя.

$_{TMcorr} =_{} {fTMcorr}_{(} αnorm,$ N)

где:

$_{TMcorr}$ , является фиксированным множителем коррекции массы, безразмерным.
$_{αnorm}$ - нормированная плотность, безразмерная.
N - частота вращения двигателя, в об/мин.

Нормализованная плотность учитывает положение дросселя независимо от заданной высоты.
Частота вращения двигателя учитывает пульсирующие эффекты движения поршня.
Давление окружающей среды измеряется датчиком на электронном блоке управления (ЭБУ) или оценивается с использованием модели обратного дроссельного клапана.
Установка пиролиза оценивает или измеряет температуру всасываемого воздуха (IAT) перед дросселем.

Захваченный массовый расход выражается в граммах в секунду (г/с). Захваченный массовый расход представляет собой максимальный массовый расход газа через двигатель, когда в конце такта выпуска в цилиндре не остается остаточных газов.

$_{TMflow} = \frac{\frac{}{} {(1000gkg)}_{}_{}_{}}{\frac{NcylTMcorrMtrappedN}{} (60smin)}$ сП

Расчет массового расхода воздуха

Чтобы определить массовый расход всасываемого воздуха двигателя при произвольных фазовых углах кулачка, модель массового расхода воздуха с двойным независимым фазером кулачка использует таблицу поиска.

Таблица поиска модели массового расхода впуска фазера является функцией углов фазера выпускного кулачка и массового расхода захваченного воздуха

${\overset{}{}}_{}_{m˙intkideal=fintkideal} (_{} фЭКП,_{}$ ТМпоток)

где:

${\overset{}{}}_{m˙intkideal}$ - массовый расход впускного отверстия двигателя при произвольных углах фазера кулачка, в г/с.
$_{фЭКТ}$ - угол фазера выхлопного кулачка, в градусах замедления кривошипа.
$_{TMflow}$ - расход, эквивалентный скорректированной улавливаемой массе при текущей частоте вращения двигателя, в г/с.

Фазирование выпускного кулачка оказывает значительное влияние на долю сгоревшего газа. Во время такта выпуска отработавший кулачок-фазирование влияет на положение выпускного клапана при закрытии выпускного клапана (EVC) относительно положения поршня. Замедленный (запаздывающий) фазовый угол выпускного кулачка перемещает EVC мимо верхней мертвой точки поршня (TDC), заставляя выхлопной газ течь обратно из питателя коллектора в цилиндр. Эта обратная реакция вызывает перегорание объемных газов щелей, уменьшая выбросы оксида азота и диоксида азота (NOx) посредством снижения температуры заряда и выбросов углеводородов (НС). Температура выхлопных газов и противодавление влияют на обратное течение выхлопных газов и синхронизацию фазера выхлопного кулачка. Температура и давление отработавших газов соотносятся с массовым потоком в ловушке. Поскольку по меньшей мере 80% захваченного массового потока составляет несгоревший воздух, массовый поток воздуха сильно коррелирует с захваченным массовым потоком.
Массовый расход несгоревшего воздуха определяет нагрузку двигателя и управление топливом с разомкнутым контуром для достижения целевого соотношения воздух-топливо (AFR).
Таблица поиска допускает произвольные комбинации положений фазера кулачка, которые могут возникать во время переходных операций двигателя, когда фазеры перемещаются из одного целевого положения в другое.

Справочная таблица коррекции массового расхода всасываемого воздуха, $_{faircorr}$ , является функцией идеальной нагрузки и частоты вращения двигателя

${\overset{}{}}_{} {\overset{}{}}_{}_{m˙air=m˙intkidealfaircorr} (_{} Лидеал,$ N)

где:

$_{Lideal}$ - нагрузка двигателя (нормированная масса воздуха цилиндра) при произвольных углах фазера кулачка, не скорректированная на конечные установившиеся углы фазера кулачка, безразмерная.
N - частота вращения двигателя, в об/мин.
${\overset{}{}}_{m˙air}$ - окончательная коррекция массового расхода всасываемого воздуха двигателя при установившихся углах фазера кулачка, в г/с.
${\overset{}{}}_{m˙intkideal}$ - массовый расход впускного отверстия двигателя при произвольных углах фазера кулачка, в г/с.

Чтобы рассчитать массовый расход впускного порта двигателя, модель двигателя использует это уравнение.

${\overset{}{}}_{} \frac{{\overset{}{}}_{}}{_{m˙intk=m˙airyintk,air}}$
Идеальной нагрузкой является нормированная масса несгоревшего всасываемого воздуха цилиндра двигателя до окончательной коррекции. Для расчета идеальной нагрузки модель делит массу несгоревшего всасываемого воздуха на номинальную массу всасываемого воздуха цилиндра. Номинальная масса всасываемого воздуха цилиндра - масса всасываемого воздуха (кг) в цилиндре в нижней мертвой точке поршня (BDC) с воздухом при стандартных температуре и давлении:

$\begin{array}{l} _{MNom} \frac{=_{}_{}}{_{}_{}_{}} \\ _{} \frac{PstdVdNcylRairTstdLideal \frac{=}{(} 60smin {\overset{}{)}}_{}_{}}{\frac{Cpsm˙intkidealyintk,air}{(}_{} 1000gkg)_{}} \end{array}$ NcylNMNom
Окончательная нагрузка на двигатель выражается

$L \frac{= \frac{(}{} 60 см) {\overset{}{}}_{}}{\frac{Cpsm˙air (}{} 1000_{г кг})_{}}$ NcylNMNom

Документация