CI控制器
压缩点火控制器,包括空气质量流量、扭矩和EGR估计
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动力总成模块/推进/内燃机控制器
描述
的<年代p一个ncl一个年代年代="block">CI控制器块实现了压缩点火(CI)控制器与空气质量流量,扭矩,废气再循环(EGR)流量,排气背压和废气温度估计。您可以使用<年代p一个ncl一个年代年代="block">CI控制器发动机控制设计或性能,燃油经济性和排放权衡研究中的块。核心引擎块需要从<年代p一个ncl一个年代年代="block">CI控制器块。
该块使用命令扭矩和测量发动机转速来确定这些开环执行器命令:
喷射脉宽
燃油喷射正时
可变几何涡轮增压器(VGT)机架位置
EGR阀门面积百分比
的<年代p一个ncl一个年代年代="block">CI控制器Block有两个子系统:
的控制器子系统-根据命令扭矩和测量发动机转速的函数表确定命令。
基于
确定命令
命令转矩测量发动机转速
喷射脉宽燃油喷射正时VGT机架位置EGR阀门面积百分比
的估计量子系统——基于这些引擎属性确定估算值。
基于
估计
测量发动机转速燃油喷射正时循环平均进气歧管压力和温度喷油器脉冲宽度绝对环境压力EGR阀门面积百分比VGT机架位置VGT速度
空气质量流动转矩废气温度废气背压EGR阀门气体质量流量
图中显示了信号流。
图中使用了这些变量。
N
发动机转速
地图
循环平均进气歧管绝对压力
垫
循环平均进气歧管气体绝对温度
EGRap,苛刻的<年代ub>c米d
EGR阀门面积百分比和EGR阀门面积百分比命令
VGT<年代ub>po年代
VGT机架位置
N<年代ub>vgt
修正涡轮增压器转速
RP<年代ub>c米d
VGT机架位置命令
喷油器脉冲宽度
MAINSOI
主燃油喷射脉冲启动喷射正时
基于模型的校准工具箱(Model-Based Calibration Toolbox™)用于开发与动力总成模块集(Powertrain Blockset™)配套的表格。
控制器
该控制器通过控制VGT齿条位置、EGR气门面积百分比、燃油喷射时间和喷油器脉冲宽度来控制燃烧过程。前馈查找表是测量发动机转速和命令扭矩的函数,确定控制命令。
空气
控制器命令EGR阀门面积百分比和VGT机架位置。改变VGT齿条位置可以改变涡轮的流动特性。在要求的扭矩较低时,齿条位置可以降低排气背压,从而降低涡轮增压器的速度和增压压力。当指令燃料需要额外的空气质量流量时,齿条位置被设置为关闭涡轮增压器叶片,增加涡轮增压器速度和进气歧管增压压力。
可变几何涡轮增压器(VGT)机架位置查找表是命令扭矩和发动机转速的函数
地点:
RP<年代ub>c米d 为VGT机架位置命令,以百分比表示。
关税配额<年代ub>c米d 为指令发动机扭矩,单位为N·m。
N是发动机转速,单位是rpm。
命令废气再循环(EGR)气门面积百分比查找表是命令扭矩和发动机转速的函数
地点:
苛刻的<年代ub>c米d 是指令EGR阀门面积百分比,单位为%。
关税配额<年代ub>c米d 为指令发动机扭矩,单位为N·m。
N是发动机转速,单位是rpm。
燃料
为了启动燃烧,CI发动机将燃料直接注入燃烧室。喷射后,燃料自燃,增加汽缸压力。喷射燃料的总质量和主喷射时间决定了扭矩的产生。
假设油轨压力恒定,CI控制器根据所要求的总燃料质量来控制喷油器脉冲宽度:
这个方程使用了这些变量。
喷油器脉冲宽度
年代<年代ub>我nj
喷油器斜面
F<年代ub>c米d,合计
命令每次喷射的总燃料质量
MAINSOI
主要开始注入时间
N
发动机转速
每次喷射总燃油质量指令表是扭矩指令和发动机转速的函数
地点:
F<年代ub>c米d,合计 =F是指令总燃料质量每次喷射,毫克每缸。
关税配额<年代ub>c米d 为指令发动机扭矩,单位为N·m。
N是发动机转速,单位是rpm。
主要的启动喷射(SOI)定时查找表是指令燃料质量和发动机转速的函数
地点:
MAINSOI是主要的开始注射时间,在曲柄角后的上死点(degATDC)。
F<年代ub>c米d,合计 =F指令燃料质量,单位为mg /次喷射。
N是发动机转速,单位是rpm。
怠速
当命令转矩低于阈值时,怠速控制器调节发动机转速。
如果
怠速控制器
关税配额<年代ub>c米d,输入 <关税配额<年代ub>我dlecmd,使
启用
关税配额<年代ub>我dlecmd,使 ≤关税配额<年代ub>c米d,输入
未启用
怠速控制器使用离散PI控制器通过命令转矩来调节目标怠速。
PI控制器使用这个传递函数:
怠速命令转矩必须小于最大命令转矩:
0≤关税配额<年代ub>我dleco米d≤关税配额<年代ub>我dlecmd,马克斯
怠速控制在这些条件下是活跃的。如果命令输入转矩低于启用空闲速度控制器的阈值(关税配额<年代ub>c米d,输入<关税配额<年代ub>我dlecmd,使),则命令发动机扭矩为:
关税配额<年代ub>c米d = max (关税配额<年代ub>c米d,输入,关税配额<年代ub>我dlecmd).
这些方程使用了这些变量。
关税配额<年代ub>c米d
控制发动机扭矩
关税配额<年代ub>c米d,输入
输入指令发动机扭矩
关税配额<年代ub>我dlecmd,使
怠速控制器使能门限
关税配额<年代ub>我dlecmd
怠速控制器命令转矩
关税配额<年代ub>我dlecmd,马克斯
最大命令转矩
N<年代ub>闲置
基本怠速
K<年代ub>p,空闲
怠速控制器比例增益
K<年代ub>我空闲的
怠速控制器积分增益
限速器
为防止发动机转速过高,该模块实现了发动机转速限制控制器,该控制器将发动机转速限制在控件指定的值<年代tr在gcl一个年代年代="guilabel">转速限制器速度阈值参数。<年代tr在gcl一个年代年代="guilabel">控制><年代tr在gcl一个年代年代="guilabel">怠速选项卡。
如果发动机转速,N,超过发动机转速限制,N<年代ub>l我米时,块将命令发动机扭矩设置为0。
为了在发动机转速接近速度限制时平稳地将扭矩命令转换为0,该块实现了一个查找表乘数。查找表将扭矩命令乘以一个从0(发动机转速超过限制)到1(发动机转速不超过限制)的值。
估计量
使用<年代p一个ncl一个年代年代="block">CI核心引擎块,<年代p一个ncl一个年代年代="block">CI控制器块估计空气质量流量,EGR阀门质量流量,排气背压,发动机扭矩,AFR和排气温度从传感器反馈。的信息Port提供估估值,但block不使用它们来确定开环引擎执行器命令。
空气质量流动
为了计算空气质量流量,压缩点火(CI)发动机使用<一个href="https://es.mathworks.com/es/help/autoblks/ug/compression-ignition-engine-speed-density-breathing-model.html" class="a">CI发动机转速-密度空气质量流动模型.速度-密度模型利用速度-密度方程计算发动机空气质量流量,将发动机进气道质量流量与进气歧管压力、进气歧管温度、发动机转速联系起来。
EGR阀门质量流量
为了计算估计的废气再循环(EGR)阀门质量流量,该块计算在标准温度和压力条件下发生的EGR流量,然后将流量修正为实际温度和压力条件。分段EGR计算采用预估排气背压、预估排气温度、标准温度和标准压力。
标准废气再循环(EGR)质量流量是一个查找表,它是标准流量压力比和EGR阀门流量面积的函数
地点:
为标准EGR阀门质量流量,单位为g/s。
P<年代ub>exh,美国东部时间 为估计的排气背压,单位为Pa。
地图为周期平均进气管绝对压力,单位为Pa。
EGRap为测量的EGR阀门面积,单位为百分比。
这些方程使用了这些变量。
估计EGR阀门质量流量
标准EGR阀门质量流量
标准压力
标准温度
T<年代ub>exh,美国东部时间
估计排气歧管气体温度
地图
测量周期平均进气歧管绝对压力
P<年代ub>exh,美国东部时间
估计排气背压
绝对环境压力
EGRap
测量EGR阀面积百分比
排气背压
为了估计EGR阀门的质量流量,该块需要估计排气背压。在估算排气背压时,采用了环境压力和增压器压力比。
对于涡轮增压器的压力比计算,该块使用了两个查找表。第一个查找表确定了近似的涡轮增压器压力比作为涡轮增压器质量流量和修正涡轮增压器速度的函数。使用第二个查找表,该块纠正了VGT机架位置的近似涡轮增压器压力比。
这些方程使用了这些变量。
估计EGR阀门质量流量
标准EGR阀门质量流量
估计进气道质量流量
标准空气质量流量
EGRap
测量EGR阀面积
地图
测量周期平均进气歧管绝对压力
垫
测量周期平均进气歧管气体绝对温度
标准压力
标准温度
T<年代ub>exh,美国东部时间
估计排气歧管气体温度
公关<年代ub>vgtcorr
涡轮增压器压力比修正VGT机架位置
公关<年代ub>涡轮增压
增压器压力比
P<年代ub>exh,美国东部时间
估计排气背压
绝对环境压力
N<年代ub>vgtcorr
修正涡轮增压器转速
VGT<年代ub>po年代
测量VGT机架位置
排气回压计算使用以下查找表:
根据可变几何涡轮增压器(VGT)速度修正的涡轮增压器压力比是一个查阅表,它是标准空气质量流量和修正涡轮增压器速度的函数。<年代p一个ncl一个年代年代="inlineequation">
,地点:
公关<年代ub>涡轮增压 为涡轮增压器压力比,经VGT速度校正。
为标准空气质量流量,单位为g/s。
N<年代ub>vgtcorr 为修正后的涡轮增压器转速,单位为rpm/K^(1/2)。
为了计算通过涡轮增压器的标准空气质量流量,该模块使用了质量守恒、估计进气道和EGR质量流量(来自上一次估计计算)。计算假设可以忽略不计的排气歧管填充动态。
可变几何涡轮增压器的压力比修正是机架位置的函数,公关<年代ub>vgtcorr=ƒ(VGT<年代ub>po年代),其中:
公关<年代ub>vgtcorr 是对增压器压力比的修正。
VGT<年代ub>po年代 为可变几何涡轮增压器(VGT)机架位置。
发动机扭矩
要计算发动机扭矩,您可以配置块使用这些扭矩模型之一。
制动力矩模型
描述
CI发动机扭矩结构模型
CI核心发动机扭矩结构模型通过降低发动机最大扭矩潜力来确定发动机扭矩,因为这些发动机条件与标称条件不同:
开始注入(SOI)定时
排气背压
燃烧燃料质量
进气歧管气体压力、温度和含氧量
油轨压力
为了考虑燃油喷射后对扭矩的影响,该模型使用了校准的扭矩偏移表。
CI发动机简单扭矩模型
对于简单的发动机扭矩计算,CI发动机使用扭矩查找表映射,它是发动机转速和注入燃料质量的函数。
排气温度
排气温度的计算依赖于扭矩模型。对于这两个扭矩模型,块实现了查找表。
转矩模型
描述
方程
简单扭矩查找
排气温度查找表是喷射燃料质量和发动机转速的函数。
扭矩结构
公称排气温度,Texh<年代ub>笔名,是这些排气温度效率的乘积:
SOI时机
进气歧管气体压力
进气歧管气体温度
进气歧管气体含氧量
油轨压力
最佳温度
排气温度,Texh<年代ub>笔名,被后温度效应所抵消,ΔT<年代ub>帖子,即在膨胀和排气冲程期间的后期注射。
这些方程使用了这些变量。
F
压缩冲程注入燃料质量
N
发动机转速
Texh
排气歧管气体温度
Texh<年代ub>选择
最佳排气歧管气体温度
ΔT<年代ub>帖子
注射后温度效应
Texh<年代ub>笔名
公称排气温度
SOI<年代ub>exhteff
主要SOI排气温度效率倍增器
ΔSOI
主SOI时间相对于最佳时间
地图<年代ub>exheff
进气歧管气体压力排气温度效率倍增器
地图<年代ub>比
进气歧管气体压力比相对于最佳压力比
λ
进气歧管
垫<年代ub>exheff
进气歧管气体温度排气温度效率倍增器
Δ垫
进气歧管气体温度相对于最佳温度
O2P<年代ub>exheff
进气歧管气体氧气排气温度效率倍增器
ΔO2P
吸入气体含氧量相对最佳
FUELP<年代ub>exheff
燃料轨道压力排气温度效率倍增器
ΔFUELP
燃料轨道压力相对于最佳
空气燃料比
测得的发动机转速和喷油器脉冲宽度决定指令的燃油质量流量:
命令的总燃料质量流量和估计的端口质量流量率决定了估计的AFR:
这些方程使用了这些变量。
喷油器脉冲宽度
误判率<年代ub>美国东部时间
估计空燃比
控制燃料质量流量
喷油器斜面
N
发动机转速
N<年代ub>共青团
发动机气缸数
Cps
曲轴每动力行程转数,转速/行程
进气道总估计发动机空气质量流量
的<年代p一个ncl一个年代年代="block">CI控制器 该块使用命令扭矩和测量发动机转速来确定这些开环执行器命令: 喷射脉宽 燃油喷射正时 可变几何涡轮增压器(VGT)机架位置 EGR阀门面积百分比 的<年代p一个ncl一个年代年代="block">CI控制器 的 命令转矩 测量发动机转速 喷射脉宽 燃油喷射正时 VGT机架位置 EGR阀门面积百分比 的 测量发动机转速 燃油喷射正时 循环平均进气歧管压力和温度 喷油器脉冲宽度 绝对环境压力 EGR阀门面积百分比 VGT机架位置 VGT速度 空气质量流动 转矩 废气温度 废气背压 EGR阀门气体质量流量 图中显示了信号流。 图中使用了这些变量。 发动机转速 循环平均进气歧管绝对压力 循环平均进气歧管气体绝对温度 EGR阀门面积百分比和EGR阀门面积百分比命令 VGT机架位置 修正涡轮增压器转速 VGT机架位置命令 喷油器脉冲宽度 主燃油喷射脉冲启动喷射正时 基于模型的校准工具箱(Model-Based Calibration Toolbox™)用于开发与动力总成模块集(Powertrain Blockset™)配套的表格。 该控制器通过控制VGT齿条位置、EGR气门面积百分比、燃油喷射时间和喷油器脉冲宽度来控制燃烧过程。前馈查找表是测量发动机转速和命令扭矩的函数,确定控制命令。 控制器命令EGR阀门面积百分比和VGT机架位置。改变VGT齿条位置可以改变涡轮的流动特性。在要求的扭矩较低时,齿条位置可以降低排气背压,从而降低涡轮增压器的速度和增压压力。当指令燃料需要额外的空气质量流量时,齿条位置被设置为关闭涡轮增压器叶片,增加涡轮增压器速度和进气歧管增压压力。 可变几何涡轮增压器(VGT)机架位置查找表是命令扭矩和发动机转速的函数
地点: RP<年代ub>c米d 关税配额<年代ub>c米d N 命令废气再循环(EGR)气门面积百分比查找表是命令扭矩和发动机转速的函数
地点: 苛刻的<年代ub>c米d 关税配额<年代ub>c米d N 为了启动燃烧,CI发动机将燃料直接注入燃烧室。喷射后,燃料自燃,增加汽缸压力。喷射燃料的总质量和主喷射时间决定了扭矩的产生。 假设油轨压力恒定,CI控制器根据所要求的总燃料质量来控制喷油器脉冲宽度:
这个方程使用了这些变量。 喷油器脉冲宽度 喷油器斜面 命令每次喷射的总燃料质量 主要开始注入时间 发动机转速 每次喷射总燃油质量指令表是扭矩指令和发动机转速的函数
地点: F<年代ub>c米d,合计 关税配额<年代ub>c米d N 主要的启动喷射(SOI)定时查找表是指令燃料质量和发动机转速的函数
地点: MAINSOI F<年代ub>c米d,合计 N 当命令转矩低于阈值时,怠速控制器调节发动机转速。 怠速控制器使用离散PI控制器通过命令转矩来调节目标怠速。 PI控制器使用这个传递函数:
怠速命令转矩必须小于最大命令转矩: 0≤ 怠速控制在这些条件下是活跃的。如果命令输入转矩低于启用空闲速度控制器的阈值( 关税配额<年代ub>c米d 这些方程使用了这些变量。 控制发动机扭矩 输入指令发动机扭矩 怠速控制器使能门限 怠速控制器命令转矩 最大命令转矩 基本怠速 怠速控制器比例增益 怠速控制器积分增益 为防止发动机转速过高,该模块实现了发动机转速限制控制器,该控制器将发动机转速限制在控件指定的值<年代tr在gcl一个年代年代="guilabel">转速限制器速度阈值 如果发动机转速, 为了在发动机转速接近速度限制时平稳地将扭矩命令转换为0,该块实现了一个查找表乘数。查找表将扭矩命令乘以一个从0(发动机转速超过限制)到1(发动机转速不超过限制)的值。 使用<年代p一个ncl一个年代年代="block">CI核心引擎 为了计算空气质量流量,压缩点火(CI)发动机使用<一个href="https://es.mathworks.com/es/help/autoblks/ug/compression-ignition-engine-speed-density-breathing-model.html" class="a">CI发动机转速-密度空气质量流动模型 为了计算估计的废气再循环(EGR)阀门质量流量,该块计算在标准温度和压力条件下发生的EGR流量,然后将流量修正为实际温度和压力条件。分段EGR计算采用预估排气背压、预估排气温度、标准温度和标准压力。
标准废气再循环(EGR)质量流量是一个查找表,它是标准流量压力比和EGR阀门流量面积的函数
地点:
为标准EGR阀门质量流量,单位为g/s。 P<年代ub>exh,美国东部时间 地图 EGRap 这些方程使用了这些变量。 估计EGR阀门质量流量 标准EGR阀门质量流量 标准压力 标准温度 T<年代ub>exh,美国东部时间 估计排气歧管气体温度 P<年代ub>exh,美国东部时间 估计排气背压 绝对环境压力 测量EGR阀面积百分比 为了估计EGR阀门的质量流量,该块需要估计排气背压。在估算排气背压时,采用了环境压力和增压器压力比。
对于涡轮增压器的压力比计算,该块使用了两个查找表。第一个查找表确定了近似的涡轮增压器压力比作为涡轮增压器质量流量和修正涡轮增压器速度的函数。使用第二个查找表,该块纠正了VGT机架位置的近似涡轮增压器压力比。
这些方程使用了这些变量。 估计EGR阀门质量流量 标准EGR阀门质量流量 估计进气道质量流量 测量周期平均进气歧管绝对压力 测量周期平均进气歧管气体绝对温度 标准压力 标准温度 T<年代ub>exh,美国东部时间 估计排气歧管气体温度 公关<年代ub>vgtcorr 涡轮增压器压力比修正VGT机架位置 公关<年代ub>涡轮增压 增压器压力比 P<年代ub>exh,美国东部时间 估计排气背压 绝对环境压力 排气回压计算使用以下查找表: 根据可变几何涡轮增压器(VGT)速度修正的涡轮增压器压力比是一个查阅表,它是标准空气质量流量和修正涡轮增压器速度的函数。<年代p一个ncl一个年代年代="inlineequation">
,地点: 公关<年代ub>涡轮增压
为标准空气质量流量,单位为g/s。 N<年代ub>vgtcorr 为了计算通过涡轮增压器的标准空气质量流量,该模块使用了质量守恒、估计进气道和EGR质量流量(来自上一次估计计算)。计算假设可以忽略不计的排气歧管填充动态。
可变几何涡轮增压器的压力比修正是机架位置的函数, 公关<年代ub>vgtcorr VGT<年代ub>po年代 要计算发动机扭矩,您可以配置块使用这些扭矩模型之一。 CI核心发动机扭矩结构模型通过降低发动机最大扭矩潜力来确定发动机扭矩,因为这些发动机条件与标称条件不同: 开始注入(SOI)定时 排气背压 燃烧燃料质量 进气歧管气体压力、温度和含氧量 油轨压力 为了考虑燃油喷射后对扭矩的影响,该模型使用了校准的扭矩偏移表。 对于简单的发动机扭矩计算,CI发动机使用扭矩查找表映射,它是发动机转速和注入燃料质量的函数。 排气温度的计算依赖于扭矩模型。对于这两个扭矩模型,块实现了查找表。 转矩模型 描述 方程 排气温度查找表是喷射燃料质量和发动机转速的函数。
公称排气温度, SOI时机 进气歧管气体压力 进气歧管气体温度 进气歧管气体含氧量 油轨压力 最佳温度 排气温度,
这些方程使用了这些变量。 F 压缩冲程注入燃料质量 N 发动机转速 Texh 排气歧管气体温度 Texh<年代ub>选择 最佳排气歧管气体温度 SOI<年代ub>exhteff 主要SOI排气温度效率倍增器 ΔSOI 主SOI时间相对于最佳时间 地图<年代ub>exheff 进气歧管气体压力排气温度效率倍增器 地图<年代ub>比 进气歧管气体压力比相对于最佳压力比 λ 进气歧管 垫<年代ub>exheff 进气歧管气体温度排气温度效率倍增器 Δ垫 进气歧管气体温度相对于最佳温度 O2P<年代ub>exheff 进气歧管气体氧气排气温度效率倍增器 ΔO2P 吸入气体含氧量相对最佳 FUELP<年代ub>exheff 燃料轨道压力排气温度效率倍增器 ΔFUELP 燃料轨道压力相对于最佳 测得的发动机转速和喷油器脉冲宽度决定指令的燃油质量流量:
命令的总燃料质量流量和估计的端口质量流量率决定了估计的AFR:
这些方程使用了这些变量。 喷油器脉冲宽度 估计空燃比 控制燃料质量流量 喷油器斜面 发动机转速 发动机气缸数 曲轴每动力行程转数,转速/行程 进气道总估计发动机空气质量流量
基于 确定命令
基于 估计
N
地图
垫
EGRap
VGT<年代ub>po年代
N<年代ub>vgt
RP<年代ub>c米d
MAINSOI
控制器
年代<年代ub>我nj
F<年代ub>c米d,合计
MAINSOI
N
如果 怠速控制器
关税配额<年代ub>c米d,输入
启用
关税配额<年代ub>我dlecmd,使
未启用
关税配额<年代ub>c米d
关税配额<年代ub>c米d,输入
关税配额<年代ub>我dlecmd,使
关税配额<年代ub>我dlecmd
关税配额<年代ub>我dlecmd,马克斯
N<年代ub>闲置
K<年代ub>p,空闲
K<年代ub>我空闲的
估计量
地图
测量周期平均进气歧管绝对压力
EGRap
标准空气质量流量
EGRap
测量EGR阀面积
地图
垫
N<年代ub>vgtcorr
修正涡轮增压器转速
VGT<年代ub>po年代
测量VGT机架位置
制动力矩模型 描述
CI发动机扭矩结构模型
CI发动机简单扭矩模型
简单扭矩查找
扭矩结构
ΔT<年代ub>帖子
注射后温度效应
Texh<年代ub>笔名
公称排气温度
误判率<年代ub>美国东部时间
N
N<年代ub>共青团
Cps
港口
输入
输出
参数
模型的例子
参考文献
[1]海伍德,约翰·B。内燃机原理.纽约:McGraw-Hill, 1988年。
[1]海伍德,约翰·B。
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在R2017a中引入
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