Поршневой двигатель

ДВИГАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО СГОРАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ ЧИСЛОМ ПОРШНЕЙ

Библиотека:
Simscape/Трансмиссия/Двигатели и моторы

Описание

Блок поршневого двигателя представляет собой возвратно-поступательный двигатель внутреннего сгорания с множеством цилиндров. Модель поршня учитывает мгновенный крутящий момент, передаваемый на приводной вал двигателя. Мгновенный крутящий момент позволяет моделировать колебания в трансмиссии из-за вращения поршня. Для моделирования только поршневого механизма двигателя внутреннего сгорания используйте блок «Поршень».

Отверстие В представляет собой поступательный поршень и отверстие F вращающегося коленчатого вала. Сила поршня вытекает из давления цилиндра и площади поперечного сечения. Блок получает давление сгорания из справочной таблицы, параметризованной в терминах угла поворота кривошипа и, необязательно, угловой скорости кривошипа и уровня дроссельной заслонки двигателя.

Крутящий момент кривошипа вытекает из силы поршня и угла кривошипа, а также длины кривошипа и шатуна. По этим входам отношение силы поршня и крутящего момента кривошипа равно

$\frac{_{}}{_{TFFB}} = - c (sin \frac{(start) +}{\sqrt{{\frac{sin}{} (}^{} 2start {) 2}^{} (rc}})$ 2 − sin2 (start)),

где:

_FB - мгновенная сила поршня, связанная с базовым отверстием.
_TF - мгновенный крутящий момент кривошипа, связанный с портом толкателя.
c - длина кривошипа.
λ - мгновенный угол поворота кривошипа.
r - длина шатуна.

Размеры поршня

Физический сигнальный порт T позволяет указать уровень дроссельной заслонки двигателя как дробь от 0 до 1. Эта доля соответствует проценту вырабатываемой полной мощности. Блок использует физический входной сигнал всякий раз, когда таблица поиска давления в диалоговом окне блока параметризуется только в терминах угла поворота кривошипа.

Порты

Вход

развернуть все

`T` - Нормированный уровень дроссельной заслонки двигателя, без единиц измерения
неотрицательный скаляр

Потребность в крутящем моменте двигателя как часть максимально возможного крутящего момента.

Продукция

развернуть все

`FC` - Расход топлива, кг/с
физический сигнал

Топливо, потребляемое двигателем.

Сохранение

развернуть все

`B` - Базовый порт, связанный с поршнем
механический поступательный

Поступательный механический консервационный порт, который соединяется с блоком двигателя.

`F` - Коленчатый вал двигателя
механическое вращение

Порт толкателя двигателя. Коленчатый вал передает энергию, вырабатываемую в процессе сгорания. Как правило, здесь можно прикрепить сцепление и трансмиссию.

Параметры

развернуть все

Поршни

`Number of pistons` - Расчет полного смещения
`4` (по умолчанию) | положительный скаляр

Количество поршней в двигателе внутреннего сгорания.

`Offset angle vector` - Смещение верхней мертвой точки для каждого поршня
`[0, 180, 360, -180]` (по умолчанию) | вектор

Вектор углов смещения поршня. Угол смещения определяет точку в цикле двигателя, когда поршень достигает верхней мертвой точки. Цикл двигателя охватывает по углу от -S * 180 до + S * 180 градусов, где S - количество ходов за цикл.

Размер вектора должен совпадать с числом поршней. Вектор по умолчанию соответствует четырехтактному четырехпоршневому двигателю.

`Cylinder bore` - Внутренний диаметр стенки поршневого цилиндра
`.10` `m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Внутренний диаметр стенки поршневого цилиндра. Блок использует это измерение для вычисления таблицы крутящего момента. Необходимо указать значение больше нуля.

`Piston stroke` - Длина поступательного хода поршня
`.06` `m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Расстояние от полностью убранного положения до полностью выдвинутого положения поршня. Блок использует это измерение для преобразования давления на поршень в значения крутящего момента. Необходимо указать значение больше нуля.

`Piston rod length` - Длина шатуна поршень-коленвал
`.1` `m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Расстояние от центра отверстия поршневого пальца до центра отверстия коленчатого вала в поршневом штоке. Блок использует это измерение для преобразования давления на поршень в крутящий момент. Необходимо указать значение больше нуля.

`Number of strokes per cycle` - Количество ходов поршня для завершения одного цикла сгорания
`4` (по умолчанию) | положительный четный скаляр

Количество поршневых фаз, необходимых для впуска, сжатия, сжигания и выпуска газообразных продуктов сгорания. Обычно двигатели двухтактные или четырёхтактные. Необходимо использовать число, кратное двум.

`Pressure parameterization` - Определить давление, приложенное к поршню
`By crank angle` (по умолчанию) | `By crank angle and throttle` | `By crank angle, throttle, and crank velocity`

Группа параметров, которую блок должен использовать для параметризации данных о давлении.

`Crank angle vector` - Различные углы кривошипа поршня
`[-360, -90, -30, 10, 30, 90, 160, 360]` `deg` (по умолчанию) | вектор

Угол поворота кривошипа поршня, начинающийся с минимального угла или выше него и заканчивающийся с максимального угла или ниже него. Можно вычислить минимальный или максимальный угол, умножив количество ударов на -90 градусов или 90 градусов соответственно. Необходимо указать не менее двух значений.

Каждый элемент в угловом векторе Заводной рукоятки соответствует элементу в векторе Давления (мера) или M-ряд матрицы Давления (мера) или каждое Давление 3D матрица (мера) матрица.

`Throttle vector` - Различные положения дросселя
`[0, .3, .8, 1]` (по умолчанию) | вектор

Различные положения дросселя, которые соответствуют давлениям в матрице Давления (мера) или Давление 3D матрица (мера) параметры. Положение дросселя должно оставаться в диапазоне [0,1], где 0 соответствует отсутствию дросселя, а 1 - полному дросселю.

Каждый элемент в векторе Дросселя соответствует N-колонке матрицы Давления (мера) или каждое Давление 3D матрица (мера) матрица.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию давления в значение By crank angle and throttle или By crank angle, throttle, and crank velocity.

`Crank velocity vector` - различные угловые скорости;
`[0, 1000, 6000]` `rpm` (по умолчанию) | вектор

Различные скорости заводной рукоятки, которые соответствуют давлениям в Давлении 3D матрица (мера).

Каждый элемент в векторе скорости кривошипа соответствует одной из O-матриц матрицы 3D давления (манометра).

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию давления в значение By crank angle, throttle, and crank velocity.

`Pressure vector (gauge)` - Параметризованные давления угла поворота кривошипа
`[0, 3, 20, 50, 20, 10, 8, 0]` `bar` (по умолчанию) | вектор

Вектор значений давления, соответствующих различным положениям угла кривошипа.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию давления в значение By crank angle.

`Pressure matrix (gauge)` - Угол поворота кривошипа и параметризованные давления дросселя
Матрица M-by-N (по умолчанию) | матрица

Матрица значений давления, соответствующих различным сочетаниям угла поворота кривошипа и дросселя. Значение по умолчанию: [0, 0, 0, 0; 0, .9, 2.4, 3; 0, 6, 16, 20; 0, 15, 40, 50; 0, 6, 16, 20; 0, 3, 8, 10; 0, 2.4, 6.4, 8; 0, 0, 0, 0] bar.

Элементы вектора угла кривошипа соответствуют М-строкам в матрице давления (манометре). Элементы вектора Дроссель соответствуют N-столбцам в матрице Давление (манометр).

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию давления в значение By crank angle and throttle.

`Pressure 3D matrix (gauge)` - Параметризованные давления угла поворота кривошипа, дросселя и скорости кривошипа
Матрица M-by-N-by-O (по умолчанию) | матрица 3-D

Конкатенированная матрица значений давления, соответствующих различным комбинациям углов кривошипа, дросселя и скорости кривошипа. Значение по умолчанию: cat(3, [0, 0, 0, 0; 0, .9, 2.4, 3; 0, 6, 16, 20; 0, 15, 40, 50; 0, 6, 16, 20; 0, 3, 8, 10; 0, 2.4, 6.4, 8; 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0; 0, .9, 2.4, 3; 0, 6, 16, 20; 0, 15, 40, 50; 0, 6, 16, 20; 0, 3, 8, 10; 0, 2.4, 6.4, 8; 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0; 0, .9, 2.4, 3; 0, 6, 16, 20; 0, 15, 40, 50; 0, 6, 16, 20; 0, 3, 8, 10; 0, 2.4, 6.4, 8; 0, 0, 0, 0]) bar.

Элементы вектора угла Крика соответствуют М-строкам. Элементы вектора Throttle соответствуют N-столбцам. Элементы вектора скорости Крика соответствуют матрицам, сцепляемым вдоль размера О.

По умолчанию M = 8, N = 4 и O = 3.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию давления в значение By crank angle, throttle, and crank velocity.

Коленчатый вал

`Shaft dynamics` - Включить параметры моделирования динамики вала
`No shaft dynamics - Suitable for HIL simulation` (по умолчанию) | `Specify shaft stiffness, damping, and inertia`

Параметр для параметризации динамики вала.

`Base and follower bearing viscous friction coefficients` - Характеристика трения системы
`[0, 0]` `deg` (по умолчанию) | вектор

Коэффициенты вязкого трения для базового подшипника и подшипника толкателя в указанном порядке.

`Initial crank angle` - Пусковое положение кривошипа
`90` `deg` (по умолчанию) | скаляр

Угол поворота кривошипа в нулевое время относительно положения верхней мертвой точки. Цикл двигателя охватывает по углу от -S * 180 до + S * 180 градусов, где S - количество ходов за цикл.

`Stiffness` - Сопротивление деформации
`1e6` `N*m/rad` (по умолчанию) | положительный скаляр

Поступательная жесткость пружины коленчатого вала двигателя. Жесткость пружины обуславливает упругое накопление энергии в коленчатом валу благодаря податливости материала.

Коэффициент жесткости коленчатого вала двигателя. Этот параметр учитывает сопротивление деформации вала.