amesim培训资料发动机01_ENG2_part3

©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006TrainingAME_ENG2TheIFP-EngineLibraryBenoitDESPUJOLS–IMAGINES.A.EngineBusinessUnit©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training2目录1.IFPengine概述2.发动机整体参数3.建模举例©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training3IFP-Engine喷油器主轴进排气阀门燃烧室进排气歧管换热涡轮压气机发动机模型(HF,MVEM)Chapter3:建立发动机模型©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training4喷油器SOI:startofinjection燃油质量流量和焓燃烧室压力和温度1st汽缸转角喷油时间喷油压力ENGINJxx©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training5不同的喷油系统点燃(sparkignitedcombustion)进气道喷射,直喷,化油器,气态或液态喷射压燃(compressionignitedcombustion)缸内直喷或非直喷IFP-Engine简单喷油器:喷油器位置喷油时间、喷油型线热力学边界IFP-Engine提供了多种子模型用于定义喷油型线.注意：喷油率并不依赖去燃烧室状态.喷油器ENGINJ00ENGINJ01ENGINJ02ENGINJ03©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training6喷油器ENGINJ00ENGINJ00:喷油率[g/s]由2D数表或表达式定义，自变量为本地喷油时间[s]与喷油压力[barA].喷油器关闭过程的喷油率[g/s]由喷油斜面定义.斜面由1D数表或表达式定义,自变量为喷油压力[barA].喷油脉宽[s]由1D数表或表达式定义,自变量为喷油周期[s].如果没有数表数据怎么办?注意:本地时间从SOI开始计算©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training7通常静态质量流量Q0[g/s]在给定压力P0下的值为已知.静态质量流量Q0可以根据喷油压力P进行修正，如下:得到流量方程:喷油器关闭时间非常快0.99*Q00.632*Q0t02.3*t00喷油器)1(00tteQm0PPkmENGINJ00注意:本地时间从SOI开始©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training8喷油器ENGINJ01:质量流量[g/s]由2D数表或表达式定义,自变量为本地喷油时间[s]和喷油周期[s].ENGINJ01©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training9喷油器ENGINJ02:质量流量[g/s]由3D数表定义,自变量为本地喷油时间[s],喷油周期[s]与喷油压力[barA].ENGINJ02©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training10喷油器ENGINJ03:梯形喷油型线:静态流量(port4)喷油周期(port4)开启时间(param)关闭时间(param)Injectionstaticflowrate(SFR)InjectiondurationENGINJ03©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training11喷油器多次喷油多次喷油可以通过连接元件进行相连单个喷油过程由特定喷油器代替ENGMINJ01ENGMINJ01Individualpulsesettings©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training12非直喷如果燃油以液态形式喷入到进气管,一部分燃油在壁面形成油膜，另一部分保持的空气中(液滴).两部分都会发生蒸发.瞬态仿真时必须考虑蒸发的时间，采用-x模型来考虑:没有液态油进入燃烧室有质量组分x的燃油附着在壁面蒸发为一阶延迟(时间常数)-x模型假设0D油膜模型考虑蒸发潜热-x模型参数：液滴和油膜不同ENGCHWET01©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training13数据非常难以得到……但是默认参数在大部分情况下是可靠的通过试验可以进行修正非直喷气体温度Tgas影响蒸发ENGCHWET01©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training14非直喷喷油器端口(热液压端口)ENGCHWET01©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training15运动学模型：主轴/活塞主轴、活塞、连杆的惯性不考虑不考虑摩擦不考虑旋转或线性刚度主轴ENGCRK11©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training16主轴考虑惯性和刚度的主轴模型考虑连杆刚度和活塞质量StiffnessofacrankshaftunitStiffnessoftheconrod+flexionstiffnessofcrankshaft+verticalstiffnessofbearingsMassofpiston+1/3massofconrodInertiaofacrankshaftunit+inertiaequivalentof2/3ofconrodmassENGCRK11©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training17参考角度可以为曲轴转角或凸轮转角角位置：进气阀开启角/排气阀关闭角(IVO/EVC):DependingonliftreferencestdduetosilencerampRefIVO:相对于TopDeadCentre提前角(TDC)RefEVC:相对于TDC延迟角阀门组系Valveliftdefinition≠camprofile©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training18阀门组系©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training19阀门升程数表文件提供阀门升程[mm]与凸轮轴转角或曲轴转角的关系[deg]角度设定:进气开启角(IVO)提前于TDC排气关闭角(EVC)延迟于BDC.阀门组系©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training20气门流动依据数据不同，有3种气门流动模型：ENGCYLH21ENGCYLH22ENGCYLH23©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training21气门流动1:Simplemodel简单模式有效流动面积由阀门最大升程等效直径,流动系数与最大升程计算得到:max_liftliftficientflow_coeff_diameterequivalent4πA2efflift©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training222:Flowcoefficient=f(lift)流量系数为阀门开度的函数，由试验或CFD计算得到.结果保存在ASCII文件中。或者有近似表达式描述.通过几何尺寸计算实际的流量可以区分正向流动或逆向流动.气门流动©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training23气门流动3:Effectivearea=f(lift)有效流通面积为阀门升程的函数，由试验或CFD计算得到.结果保存在ASCII文件中。或者采用近似的数学表达式描述.同样可以区分正流和逆流.©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training24V.V.T.由ECU信号或map图确定可变正时可变凸轮轴相位调节器物理模型可变气门正时©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training25可变气门升程V.V.L.由ECU信号或map图确定可变升程可变升程作动器物理模型©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training26燃烧室燃烧室为可变容积的热气动容腔，包括:燃烧模型缸内压力计算壁面换热计算汽缸内为3种气体混合:空气,燃油与废气.燃烧过程将空气和燃油转化为废气.定义©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training27燃烧室IFP-Engine提供了几种燃烧室子模型这些子模型被分为2类(icons):压燃(CI)应用于柴油机.点燃(SI)应用于汽油机.压力、温度和混合气成分代表了汽缸的热力学特性，这些变量为状态变量.CISI©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training28汽缸模型特性:压力计算与定容积容腔类似燃烧放热如果喷油为液态，用下式计算燃油蒸发:式中:d(mvap_fuel)/dt[kg/s]为蒸发率liq_fuel[kg]为汽缸中液态油质量[s]为蒸发时间常数(燃烧室温度的函数).燃烧室skgτmliq_fueldtmvap_fueld©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training29同上，无点火端口燃烧室端口外部变量进气排气喷油点火曲轴转角曲轴缸盖缸体活塞©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training30燃烧室子模型WIEBECFM*CHMELA*CFM=CoherentFlameModel©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training31当已知缸内压力时，可采用Wiebe模型(试验或CFD结果)模型计算速度快，适合实时仿真应用经验Wiebe模型：SI发动机ENGCCSI00ENGCCSI011111111fcombdafcombcombvtotvedfdaQddQQvtot=总燃烧放热量[J]Qv=瞬时燃烧放热量[J]dcomb=燃烧周期[degree]θ=开始燃烧时为0°[degree]α=曲轴转角[degree]©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training32双Wiebe模型：柴油机2122111122111)1(1fcombfcombdafcombcombratiovtotdafcombcombratiovtotvedfdaQQedfdaQQddQENGCCSI00ENGCCSI01Qratio=第一Wiebe[null]模型放热比©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training33动态Wiebe模型(SI或CI发动机)ENGCCSI00ENGCCSI01通过参数数据表，覆盖大范围工况。可以选择3个工况参数发动机转速气/燃比(AFR)容积效率点火提前角残余气体组分IFPcombustionfittingtool©IMAGINESA1998-2006Updated:July2006Training34CFM基于3D燃烧模型E-CFM采用燃烧物理模型，更好的预测性2个模型区域:新鲜气体&废气燃面速度通过新鲜气体区域热力学状态计算Coherentflamem