Piston Engine

Возвратно-поступательный двигатель сгорания с переменным количеством поршней

Библиотека:
Simscape/Driveline/Двигатели и двигатели

Описание

Блок Piston Engine представляет собой возвратно-поступательный двигатель сгорания с несколькими цилиндрами. Модель поршня учитывает мгновенный крутящий момент, передаваемый на ведущий вал двигателя. Мгновенный крутящий момент позволяет вам смоделировать вибрации в ходовую часть из-за вращения поршня. Чтобы смоделировать только поршневой механизм двигателя внутреннего сгорания, используйте блок Piston.

Порт B представляет перемещающийся поршень и F вращающийся коленчатый вал. Сила поршня вытекает из давления и площади поперечного сечения цилиндра. Блок получает давление сгорания из интерполяционной таблицы, параметризованной с точки зрения угла кривошипа и, опционально, скорости вращения кривошипа и уровня дросселя двигателя.

Крутящий момент кривошипа вытекает из силы поршня и угла кривошипа, а также длин кривошипа и шатуна. С точки зрения этих входов, отношение силы поршня и крутящего момента кривошипа является

$\frac{T_{F}}{F_{B}} = - c (s i n (θ) + \frac{s i n (2 θ)}{2 \sqrt{{(\frac{r}{c})}^{2} - \sin^{2} (θ)}}),$

где:

_FB - сила мгновенного поршня, связанная с портом основания.
_TF - мгновенный крутящий момент кривошипа, сопоставленный с последующим портом.
c - длина кривошипа.
θ - мгновенный угол кривошипа.
r - длина шатуна.

Размерности поршня

Порт физического сигнала T позволяет вам задать уровень дросселя двигателя как дробь между 0 и 1. Эта доля соответствует проценту полной произведенной степени. Блок использует вход физического сигнала, когда интерполяционная таблица давления в диалоговом окне блока параметризована только в терминах угла кривошипа.

Порты

Вход

расширить все

`T` - Нормированный уровень дросселя двигателя, без изменений
неотрицательный скаляр

Крутящий момент Engine как часть максимально возможного крутящего момента.

Выход

расширить все

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

Топливо, потребляемое двигателем.

Сохранение

расширить все

`B` - Базовый порт сопоставлен с поршнем
механический поступательный

Поступательный механический порт, который соединяется с блоком двигателя.

`F` - Коленчатый вал Engine
механический вращательный

Последующий порт двигателя. Коленчатый вал передает степень, сгенерированную процессом горения. Как правило, здесь вы бы прикрепили муфту и коробку передач.

Параметры

расширить все

Поршни

`Number of pistons` - Расчет общего водоизмещения
`4` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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 задает точку в цикле двигателя, когда поршень достигает верхней мертвой точки. Цикл двигателя охватывает угол от - S * 180 до + S * 180 градусов, где S количество ударов за цикл.

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

`Cylinder bore` - Внутренний диаметр стенки поршневого цилиндра
`.10` `m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Внутренний диаметр стенки поршневого цилиндра. Блок использует это измерение, чтобы вычислить таблицу крутящих моментов. Необходимо задать значение, больше нуля.

`Piston stroke` - Длина хода поступательного поршня
`.06` `m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Расстояние от полностью убранного положения до полностью выпущенного положения поршня. Блок использует это измерение, чтобы преобразовать давление на поршне в значения крутящего момента. Необходимо задать значение, больше нуля.

`Piston rod length` - Длина шатуна поршень-коленчатый вал
`.1` `m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Расстояние от центра отверстия поршневого контакта до центра отверстия коленчатого вала в штоке поршня. Блок использует это измерение, чтобы преобразовать давление на поршне в крутящий момент. Необходимо задать значение, больше нуля.

`Number of strokes per cycle` - Количество штрихов поршня для завершения одного цикла сгорания
`4` (по умолчанию) | положительным четным скаляром

Количество поршневых фаз, необходимых для всасывания, сжатия, сжигания и выпуска газов сгорания. Обычно двигатели являются двухтактными или четырехтактными. Вы должны использовать несколько двух.

`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 необходимо использовать блок 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 кривошипа поршня, начинающийся на или выше минимального угла и заканчивающийся на или ниже максимального угла. Можно вычислить минимальный или максимальный угол путем умножения количества штрихов на -90 степени или 90 степени соответственно. Необходимо задать как минимум два значения.

Каждый элемент в Crank angle vector соответствует элементу в Pressure vector (gauge) или M -строке Pressure matrix (gauge) или каждой Pressure 3D matrix (gauge) матрицы.

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

Различные положения дросселя, которые соответствуют давлениям в Pressure matrix (gauge) или Pressure 3D matrix (gauge) параметрах. Положение дросселя должно оставаться в области значений [0,1] с 0, представляющим отсутствие дросселя и 1, представляющим полный дроссель.

Каждый элемент в Throttle vector соответствует N -column Pressure matrix (gauge) или каждой Pressure 3D matrix (gauge) матрицы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure parameterization равным By crank angle and throttle или By crank angle, throttle, and crank velocity.

`Crank velocity vector` - Различные скорости вращения
`[0, 1000, 6000]` `rpm` (по умолчанию) | вектор

Различные скорости кривошипа, которые соответствуют давлениям в Pressure 3D matrix (gauge).

Каждый элемент в Crank velocity vector соответствует одному из O -матриц Pressure 3D matrix (gauge).

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure parameterization равным By crank angle, throttle, and crank velocity.

`Pressure vector (gauge)` - Параметрические давления угла 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 Pressure parameterization равным By crank angle.

`Pressure matrix (gauge)` - Параметризованные давления угла кривошипа и дросселя
M -by- N матрица (по умолчанию) | матрица

Матрица значений давления, соответствующих различным углу кривошипа и комбинаций 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 Crank angle vector соответствуют M -строки в Pressure matrix (gauge). Элементы Throttle vector соответствуют N -столбцам в Pressure matrix (gauge).

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure parameterization равным By crank angle and throttle.

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

Конкатенированная матрица значений давления, соответствующих различным комбинациям углов кривошипа, дросселя и скоростей. 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 Crank angle vector соответствуют M -строки. Элементы Throttle vector соответствуют N -столбцы. Элементы Crank velocity vector соответствуют матрицам, которые вы конкатенируете размерность O.

По умолчанию M = 8, N = 4 и O = 3.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Pressure parameterization равным By crank angle, throttle, and crank velocity.

Коленчатый вал

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

Опция для параметризации динамики вала.

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

Коэффициенты вязкого трения для подшипника основания и последующего подшипника в этом порядке.

`Initial crank angle` - Начальное положение кривошипа
`90` `deg` (по умолчанию) | скаляром

Угол кривошипа в начальном моменте времени относительно положения верхней мертвой точки. Цикл двигателя охватывает угол от - S * 180 до + S * 180 градусов, где S количество ударов за цикл.

`Stiffness` - Сопротивление деформации
`1e6` `N*m/rad` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Поступательная жесткость пружины коленчатого вала двигателя. Жесткость пружины учитывает упругое накопление энергии в коленчатом валу из-за податливости материала.

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