Табличный ДВС (частичные нагрузки)
 |
 |
| Си | |
| в палитре | на схеме |
Блок предназначен для моделирования функционирования двигателя внутреннего сгорания, механическая характеристика которого включает в себя режимы частичной нагрузки.
- Рассчитывать скорость вращения коленчатого вала с учетом суммарного момента сопротивления внешних сил.
- Определять средний (за цикл) эффективный крутящий момент двигателя с помощью интерполяции.
- Опционально с помощью интерполяции определять расход топлива, расход воздуха и/или тепловыделение в систему охлаждения.
- Опционально моделировать стартер и регулятор холостого хода.
Блок считывает внешний момент сопротивления с механического порта R и передает на него частоту вращения двигателя (а также угол поворота и угловое ускорение).
Механическая характеристика
Эффективный крутящий момент определяется с помощью билинейной интерполяции двумерной табличной зависимости эффективного крутящего момента или эффективной мощности от частоты вращения двигателя и управляющего значения. Сетка интерполяции задается массивом частот вращения и массивом управляющих значений, таблица значений задается матрицей выбранной величины.
Управляющий сигнал на входном порте load может иметь физический смысл как относительной степени нагрузки на двигатель, так и численного значения крутящего момента или мощности, запрашиваемых от блока управления двигателем. В обоих случаях требуется согласованность массива управляющих значений в свойствах блока со значениями, подаваемыми на управляющий вход блока. По умолчанию используется управляющее значение от 0 до 1 и массив в свойствах блока описывает соответствующий диапазон значений.
Опционально блок позволяет учитывать сигнал зажигания через входной порт ign: при подаче логического нуля на вход блок не будет учитывать управляющий сигнал load и будет работать только на кривой потерь.
Расход топлива, расход воздуха и тепловыделение
Расход топлива, расход воздуха и тепловыделение в систему охлаждения определяется путем билинейной интерполяции двумерных табличных характеристик. Сетка интерполяции совпадает с сеткой механической характеристики, таблицы значений задаются матрицами соответствующих величин. Алгоритм интерполяции и способ задания табличных характеристик аналогичны блоку Интерполяция двумерной поверхности.
Стартер и регулятор холостого хода
- RPMstall – минимальная частота вращения, об/мин
- RPMidle – частота вращения холостого хода, об/мин
- Tstall и Tidle – крутящие моменты на ВСХ при частотах вращения RPMstall и RPMidle соответственно, Н·м
Регулятор холостого хода реализуется ПИ-регулятором, коэффициент усиления k и постоянная времени t которого определяются по формулам:
где Kreg – коэффициент усиления регулятора, задаваемый в свойствах блока.
Входные порты
| Имя | Описание | Тип линии связи |
|---|---|---|
| load | Сигнал управления двигателем (значение от 0 до 1) | Математическая |
| ign | Сигнал включения зажигания. Порт доступен при активации пункта "Добавить входной порт сигнала зажигания" | Математическая |
Выходные порты
| Имя | Описание | Тип линии связи |
|---|---|---|
| R | Выходной фланец коленчатого вала для подключения нагрузки | Механика вращательная связь |
| rpm | Частота вращения двигателя, об/мин. Порт доступен при активации пункта "Выводить текущую частоту вращения через порт" | Математическая |
| torque | Эффективный крутящий момент двигателя, Н·м. Порт доступен при активации пункта "Выводить текущий крутящий момент через порт" | Математическая |
| power | Эффективная мощность двигателя, Вт. Порт доступен при активации пункта "Выводить текущую мощность через порт" | Математическая |
| g_air | Расход воздуха в единицах измерения, выбранных в свойствах блока. Порт доступен при активации пункта "Рассчитывать расход воздуха" | Математическая |
| g_fuel | Расход топлива в единицах измерения, выбранных в свойствах блока. Порт доступен при активации пункта "Рассчитывать расход топлива" | Математическая |
| heat | Тепловыделение в систему охлаждения, Вт. Порт доступен при активации пункта "Рассчитывать тепловыделение в систему охлаждения" | Математическая |
Свойства
| Название | Имя | Описание | По умолчанию | Тип данных |
|---|---|---|---|---|
| Конфигурация | Секция свойств для задания конфигурации блока | |||
| Сетка режимов | Группа свойств для задания интерполяционной сетки | |||
| Массив управляющих значений, е.и. [Nload] | LoadArr | Массив управляющих значений для задания сетки интерполяции характеристик двигателя | […] | Массив |
| Массив частот вращения, об/мин [Nrpm] | RPMArr | Массив частот вращения для задания сетки интерполяции характеристик двигателя | […] | Массив |
| Момент инерции, кг·м2 | J | Момент инерции коленвала двигателя и навесного оборудования | 0.12 | Вещественное |
| Начальная частота вращения, об/мин | RPM0 | Частота вращения двигателя при инициализации модели | 0 | Вещественное |
| Моделировать стартер и регулятор холостого хода | EnableIdleControl | Позволяет учитывать работу стартера и регулятора холостого хода | Нет | Двоичное |
| Регулятор холостого хода | Группа свойств для задания настроек регулятора холостого хода | |||
| Частота вращения холостого хода, об/мин | RPMIdle | Целевая частота вращения для регулятора холостого хода. Свойство доступно только при активации пункта "Моделировать стартер и регулятор холостого хода" | 750 | Вещественное |
| Минимальная частота вращения, об/мин | RPMStall | Частота вращения начала отключения стартера. Свойство доступно только при активации пункта "Моделировать стартер и регулятор холостого хода" | 500 | Вещественное |
| Коэффициент усиления регулятора | RegK | Коэффициент усиления регулятора холостого хода. Свойство доступно только при активации пункта "Моделировать стартер и регулятор холостого хода" | 1 | Вещественное |
| Дополнительно | Группа свойств для дополнительных настроек | |||
| Добавить входной порт сигнала зажигания | IgnInPort | Позволяет добавить входной порт для управления сигналом зажигания | Нет | Двоичное |
| Выводить текущую частоту вращения через порт | RPMOutPort | Позволяет добавить выходной порт для вывода значения частоты вращения двигателя | Нет | Двоичное |
| Выводить текущий крутящий момент через порт | TorqueOutPort | Позволяет добавить выходной порт для вывода значения кутящего момента двигателя | Нет | Двоичное |
| Выводить текущую мощность через порт | PowerOutPort | Позволяет добавить выходной порт для вывода значения мощности двигателя | Нет | Двоичное |
| Механическая характеристика | Секция свойств для задания механической характеристики двигателя | |||
| Задаваемая величина | PowerValueType | Способ параметризации механической
характеристики двигателя:
|
Крутящий момент, Н·м | Перечисление |
| Матрица крутящих моментов, Н·м [Nload×Nrpm] | TorqueMatr | Матрица значений крутящего момента двигателя. В названии свойства указана необходимая размерность матрицы. Свойство доступно только при выборе величины "Крутящий момент, Н·м" | [[…]] | Матрица |
| Матрица мощностей, кВт [Nload×Nrpm] | PowerMatr | Матрица значений мощности двигателя. В названии свойства указана необходимая размерность матрицы. Свойство доступно только при выборе величины "Мощность, кВт" | [[…]] | Матрица |
| Максимальный крутящий момент, Н·м | MaxTorque | Максимальный крутящий момент двигателя на низких частотах вращения. Свойство доступно только при выборе величины "Мощность, кВт" | 200 | Вещественное |
| Расход воздуха | Секция свойств для задания характеристики расхода воздуха | |||
| Рассчитывать расход воздуха | EnableAirFlow | Позволяет включить расчет расхода воздуха | Нет | Двоичное |
| Единицы измерения расхода воздуха | AirFlowUnits | Единицы измерения расхода воздуха. Выбранное значение используется в свойствах и параметрах блока и не влияет на численные значения величин. Свойство доступно только при активации пункта "Рассчитывать расход воздуха" | кг/с | Перечисление |
| Матрица расхода воздуха, кг/с [Nload×Nrpm] | AirFlowMatr | Матрица значений расхода воздуха. В названии свойства указана необходимая размерность матрицы. Свойство доступно только при активации пункта "Рассчитывать расход воздуха" | [[…]] | Матрица |
| Расход топлива | Секция свойств для задания характеристики расхода топлива | |||
| Рассчитывать расход топлива | EnableFuelFlow | Позволяет включить расчет расхода топлива | Нет | Двоичное |
| Единицы измерения расхода топлива | FuelFlowUnits | Единицы измерения расхода топлива. Выбранное значение используется в свойствах и параметрах блока и не влияет на численные значения величин. Свойство доступно только при активации пункта "Рассчитывать расход топлива" | кг/с | Перечисление |
| Матрица расхода топлива, кг/с [Nload×Nrpm] | FuelFlowMatr | Матрица значений расхода топлива. В названии свойства указана необходимая размерность матрицы. Свойство доступно только при активации пункта "Рассчитывать расход топлива" | [[…]] | Матрица |
| Тепловыделение | Секция свойств для задания характеристики тепловыделения | |||
| Рассчитывать тепловыделение в систему охлаждения | EnableHeat | Позволяет включить расчет тепловыделения в систему охлаждения | Нет | Двоичное |
| Матрица тепловыделения, кВт [Nload×Nrpm] | HeatMatr | Матрица значений тепловыделения в систему охлаждения. В названии свойства указана необходимая размерность матрицы. Свойство доступно только при активации пункта "Рассчитывать расход топлива" | [[…]] | Матрица |
Параметры
| Название | Имя | Описание | Тип данных |
|---|---|---|---|
| Частота вращения, об/мин | RPM | Текущее значение частоты вращения двигателя, об/мин | Вещественное |
| Крутящий момент, Н·м | Torque | Текущее значение эффективного крутящего момента двигателя, Н·м | Вещественное |
| Мощность, кВт | Power | Текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт | Вещественное |
| Расход воздуха, кг/с | AirFlow | Текущее значение расхода воздуха в единицах измерения, выбранных в свойствах блока | Вещественное |
| Расход топлива, кг/с | FuelFlow | Текущее значение расхода топлива в единицах измерения, выбранных в свойствах блока | Вещественное |
| Тепловыделение в систему охлаждения, кВт | Heat | Текущее значение тепловыделения в систему охлаждения | Вещественное |
Примеры
Примеры использования блока