Piston Engine

Возвратно-поступательный двигатель сгорания с переменным количеством поршней

  • Библиотека:
  • Simscape/Driveline/Двигатели и двигатели

  • Piston Engine block

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

TFFB=c(sin(θ)+sin(2θ)2(rc)2sin2(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

Крутящий момент Engine как часть максимально возможного крутящего момента.

Выход

расширить все

Топливо, потребляемое двигателем.

Сохранение

расширить все

Поступательный механический порт, который соединяется с блоком двигателя.

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

Параметры

расширить все

Поршни

Количество поршней в двигателе внутреннего сгорания.

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.

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

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.

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.

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

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

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.

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.

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.

Вектор значений давления, соответствующих различным положениям угла кривошипа.

Зависимости

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

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.

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

Опция для параметризации динамики вала.

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

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.

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.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Shaft dynamics равным Specify shaft stiffness, damping, and inertia.

Поступательное демпфирование коленчатого вала двигателя. Демпфирование учитывает рассеивание энергии в коленчатом валу из-за податливости материала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Shaft dynamics равным Specify shaft stiffness, damping, and inertia.

Момент инерции коленчатого вала вокруг его оси вращения. Этот параметр учитывает сопротивление внезапным изменениям в движении.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Shaft dynamics равным Specify shaft stiffness, damping, and inertia.

Угол отклонения между основой и последующим концами коленчатого вала на начальный момент времени. Угол отклонения измеряет угловую деформацию коленчатого вала от кручения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Shaft dynamics равным Specify shaft stiffness, damping, and inertia.

Скорость вращения коленчатого вала в начальном моменте времени.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Shaft dynamics равным Specify shaft stiffness, damping, and inertia.

Расход топлива

Таблица показывает, как заданные опции для параметра Fuel consumption model влияют на доступность зависимых параметров. Чтобы узнать, как считать таблицы зависимостей, см. «Параметры».

Зависимости параметра расхода топлива

Fuel Consumption
Модель расхода топлива - Выбор No fuel consumption, Constant per revolution, Fuel consumption by speed and torque, Brake specific fuel consumption by speed and torque, или Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure
Нет расхода топливаКонстанта на оборотРасход топлива по скорости и крутящему моментуТорможение удельного расхода топлива по скорости и крутящему моментуТорможение удельного расхода топлива по скорости и среднему тормозу эффективного давления

Расход топлива на оборот

Вектор скорости

Вектор крутящего момента

Средний эффективный вектор давления тормоза

Таблица расхода топлива

Таблица удельного расхода топлива для тормозов

Метод интерполяции - Выбор Linear или Smooth

Модель расхода топлива на основе имеющихся данных. Выберите модель для вычисления расхода топлива на двигатель. Параметризации модели совместимы с типичными промышленными данными. Выберите один из следующих опций:

  • No fuel consumption - Опция по умолчанию

  • Constant per revolution

  • Fuel consumption by speed and torque

  • Brake specific fuel consumption by speed and torque

  • Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure

Если вы оставляете Fuel consumption model равным No fuel consumptionблок не вычисляет расход топлива, даже когда порт FC соединяется с другим блоком. Выбор этой опции увеличивает скорость симуляции.

Постоянная скорость расхода топлива как функция от оборотов коленчатого вала. Введите объем топлива, потребляемого за один оборот коленчатого вала.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fuel consumption равным Constant per revolution.

Вектор крутящих моментов двигателя, который соответствует M строкам интерполяционной таблицы расхода топлива.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fuel consumption равным Fuel consumption by speed and torque, Brake specific fuel consumption by speed and torque, или Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure.

Вектор крутящих моментов двигателя, который соответствует N столбцам интерполяционной таблицы расхода топлива.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fuel consumption равным Fuel consumption by speed and torque или Brake specific fuel consumption by speed and torque.

Матрица значений расхода топлива, соответствующих матрице Enter с расходом топлива, соответствующим скоростям вращения двигателя и векторам крутящего момента. Количество строк должно равняться количеству элементов в Speed vector. Количество столбцов должно равняться количеству элементов в Torque vector. Значение по умолчанию является [.5, .9, 1.4, 1.6, 1.9, 2.7, 3.4, 4.4; 1, 1.7, 2.7, 3.1, 3.6, 5, 6, 7.4; 1.4, 2.7, 4, 4.8, 5.6, 7.5, 8.5, 10.5; 2, 3.6, 5.8, 6.7, 8, 10.4, 11.7, 13.3; 2.5, 4.8, 7.9, 9.4, 10.8, 14, 16.2, 18.6; 3.1, 6, 10.3, 11.9, 13.8, 18.4, 22, 26.5] g/s.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fuel consumption равным Fuel consumption by speed and torque.

Вектор значений эффективного давления тормоза (BMEP). BMEP удовлетворяет выражению:

BMEP=T(2πncVd),

где:

  • T - выход крутящий момент.

  • nc - количество циклов на оборот.

  • Vd - объем цилиндра.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fuel consumption равным Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure.

Для Brake specific fuel consumption by speed and torque модель топлива, введите матрицу со скоростями удельного расхода топлива (BSFC) тормоза, соответствующими скоростями вращения двигателя и векторам крутящего момента. BSFC - отношение расхода топлива к выходу степени. Количество строк должно равняться количеству элементов в Speed vector. Количество столбцов должно равняться количеству элементов в Torque vector.

Для Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure модель топлива, введите матрицу со скоростями удельного расхода топлива (BSFC) тормоза, соответствующими скорости вращения двигателя и среднему тормозу векторов эффективного давления (BMEP). BSFC - отношение расхода топлива к выходу степени. Количество строк должно равняться количеству элементов в Speed vector. Количество столбцов должно равняться количеству элементов в Brake mean effective pressure vector.

Для обеих моделей потребления топлива по умолчанию используется [410, 380, 300, 280, 270, 290, 320, 380; 410, 370, 290, 270, 260, 270, 285, 320; 415, 380, 290, 275, 265, 270, 270, 300; 420, 390, 310, 290, 285, 280, 280, 285; 430, 410, 340, 320, 310, 300, 310, 320; 450, 430, 370, 340, 330, 330, 350, 380] g/hr/kW.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fuel consumption равным Brake specific fuel consumption by speed and torque или Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure.

Метод интерполяции для вычисления расхода топлива при промежуточных значениях скорости и крутящего момента. Вне области значений данных расход топлива остается постоянным при последнем значении, приведенном в интерполяционной таблице для обоих методов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Fuel consumption равным Fuel consumption by speed and torque, Brake specific fuel consumption by speed and torque, или Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

.
Введенный в R2016a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте