SI发动机双独立凸轮相位器空气质量流动模型- MATLAB & Simulink金宝appgydF4y2Ba

SI发动机双独立凸轮相位器空气质量流动模型gydF4y2Ba

为了计算配备凸轮相位器的发动机的进气质量流量，可以配置火花点火(SI)发动机的双独立凸轮相位器进气质量流量模型。如图所示，火花点火(SI)发动机进气空气质量流量计算包括以下步骤:gydF4y2Ba

收集物理测量gydF4y2Ba
估算理想俘获质量gydF4y2Ba
修正被困质量gydF4y2Ba
计算进气质量流量gydF4y2Ba

双独立凸轮相位器进气质量流动模型实现了使用这些变量的方程。gydF4y2Ba

${米gydF4y2Ba}_{tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba pgydF4y2Ba pgydF4y2Ba egydF4y2Ba dgydF4y2Ba}$	估计理想俘获质量gydF4y2Ba
$TgydF4y2Ba {米gydF4y2Ba}_{cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba}$	俘获质量校正倍增器gydF4y2Ba
$TgydF4y2Ba {米gydF4y2Ba}_{fgydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba wgydF4y2Ba}$	在当前发动机转速下，与修正后的困住质量相当的流量gydF4y2Ba
${\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba}$	发动机进气质量流量在任意凸轮相位器角度gydF4y2Ba
${\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba}$	发动机进气道质量流量在任意凸轮相位器角度gydF4y2Ba
${\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba}$	发动机进气质量流量在稳态凸轮相位角的最终修正gydF4y2Ba
${\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba}$	发动机进气道质量流量在稳态凸轮相位角gydF4y2Ba
${ygydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba ，gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba}$	发动机进气歧管空气质量分数gydF4y2Ba
$米gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba {PgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba VgydF4y2Ba CgydF4y2Ba}$	下腔室进气歧管压力gydF4y2Ba
$米gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba {TgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba VgydF4y2Ba CgydF4y2Ba}$	下舱进气歧管温度gydF4y2Ba
${米gydF4y2Ba}_{NgydF4y2Ba ogydF4y2Ba 米gydF4y2Ba}$	发动机气缸在标准温度和压力下的名义进气质量，活塞在下死点处的最大容积gydF4y2Ba
$我gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba TgydF4y2Ba$	进气温度gydF4y2Ba
$NgydF4y2Ba$	发动机转速gydF4y2Ba
${NgydF4y2Ba}_{cgydF4y2Ba ygydF4y2Ba lgydF4y2Ba}$	发动机气缸数gydF4y2Ba
${VgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba VgydF4y2Ba CgydF4y2Ba}$	下压缸容积gydF4y2Ba
${VgydF4y2Ba}_{dgydF4y2Ba}$	流离失所的体积gydF4y2Ba
${RgydF4y2Ba}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba}$	理想气体常数gydF4y2Ba
${PgydF4y2Ba}_{一个gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba bgydF4y2Ba}$	环境压力gydF4y2Ba
${TgydF4y2Ba}_{年代gydF4y2Ba tgydF4y2Ba dgydF4y2Ba}$	标准温度gydF4y2Ba
${PgydF4y2Ba}_{年代gydF4y2Ba tgydF4y2Ba dgydF4y2Ba}$	标准压力gydF4y2Ba
${ρgydF4y2Ba}_{ngydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba}$	归一化密度gydF4y2Ba
${φgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba CgydF4y2Ba PgydF4y2Ba}$	测量进气凸轮相位器角度gydF4y2Ba
${φgydF4y2Ba}_{EgydF4y2Ba CgydF4y2Ba PgydF4y2Ba}$	排气凸轮相位角gydF4y2Ba
${lgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba}$	发动机负载(归一化气缸气团)在任意凸轮相位器角度，未校正的最终稳态凸轮相位器角度gydF4y2Ba
$lgydF4y2Ba$	发动机负载(归一化气缸气团)在任意凸轮相位器角度，校正最终稳态凸轮相位器角度gydF4y2Ba
$CgydF4y2Ba pgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba$	曲轴每动力行程转数gydF4y2Ba
${fgydF4y2Ba}_{VgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba vgydF4y2Ba cgydF4y2Ba}$	气缸容积在IVC表gydF4y2Ba
${fgydF4y2Ba}_{TgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba}$	俘获质量校正表gydF4y2Ba
${fgydF4y2Ba}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba}$	进气质量流量表gydF4y2Ba
${fgydF4y2Ba}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba}$	进气质量流量校正表gydF4y2Ba

收集物理测量gydF4y2Ba

在SI发动机模型中，双独立凸轮相位器进气质量流量模型需要以下物理测量:gydF4y2Ba

进气歧管在进气阀关闭(IVC)条件下的温度和压力gydF4y2Ba
进气凸轮相位角gydF4y2Ba
排气凸轮相位角gydF4y2Ba
发动机转速gydF4y2Ba
环境压力和温度gydF4y2Ba
进气质量流量，来自以下一个或多个gydF4y2Ba
- 油罐空气计gydF4y2Ba
- 宽范围的空气-燃料传感器和燃料流量计gydF4y2Ba
- 宽范围的空气-燃料传感器和喷射器脉冲宽度gydF4y2Ba

估算理想俘获质量gydF4y2Ba

双独立凸轮相位器进气质量流动模型采用理想气体定律来估计进气歧管条件下的理想滞留质量。计算假设缸内压力和温度等于进气歧管压力和温度。gydF4y2Ba

${米gydF4y2Ba}_{tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba pgydF4y2Ba pgydF4y2Ba egydF4y2Ba dgydF4y2Ba} ≅gydF4y2Ba \frac{米gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba {PgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba VgydF4y2Ba CgydF4y2Ba} {VgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba VgydF4y2Ba CgydF4y2Ba}}{{RgydF4y2Ba}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba} 米gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba {TgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba VgydF4y2Ba CgydF4y2Ba}}$

对于可变进气凸轮相位的发动机，在下腔c处的困住体积是不同的。gydF4y2Ba

进气阀关闭表(IVC)处的气缸容积，gydF4y2Ba ${fgydF4y2Ba}_{VgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba vgydF4y2Ba cgydF4y2Ba}$ 是进气口凸轮相位角的函数吗gydF4y2Ba

${VgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba VgydF4y2Ba CgydF4y2Ba} ＝gydF4y2Ba {fgydF4y2Ba}_{VgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba vgydF4y2Ba cgydF4y2Ba} （gydF4y2Ba {φgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba CgydF4y2Ba PgydF4y2Ba} ）gydF4y2Ba$

地点:gydF4y2Ba

${VgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba VgydF4y2Ba CgydF4y2Ba}$ 为IVC处的气缸体积，单位为L。gydF4y2Ba
${φgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba CgydF4y2Ba PgydF4y2Ba}$ 是进气凸轮相位角，在曲柄前进度。gydF4y2Ba

正确俘获质量gydF4y2Ba

双独立凸轮相位器进气质量流动模型使用修正因子来解释缸内理想滞留质量与实际滞留质量之间的差异。捕获质量校正因子是一个查找表，它是标准化密度和发动机转速的函数。gydF4y2Ba

${ρgydF4y2Ba}_{ngydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba} ＝gydF4y2Ba \frac{米gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba {PgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba VgydF4y2Ba CgydF4y2Ba} 我gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba TgydF4y2Ba}{{PgydF4y2Ba}_{一个gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba bgydF4y2Ba} 米gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba {TgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba VgydF4y2Ba CgydF4y2Ba}}$

俘获质量修正因子表，gydF4y2Ba ${fgydF4y2Ba}_{TgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba}$ ，是归一化密度和发动机转速的函数gydF4y2Ba

$TgydF4y2Ba {米gydF4y2Ba}_{cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba} ＝gydF4y2Ba {fgydF4y2Ba}_{TgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba} （gydF4y2Ba {ρgydF4y2Ba}_{ngydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba} ，gydF4y2Ba NgydF4y2Ba ）gydF4y2Ba$

地点:gydF4y2Ba

$TgydF4y2Ba {米gydF4y2Ba}_{cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba}$ ，为俘获质量修正倍增器，无量纲。gydF4y2Ba
${ρgydF4y2Ba}_{ngydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba}$ 是归一化密度，无量纲。gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba是发动机转速，单位是rpm。gydF4y2Ba

归一化密度说明油门位置独立于给定的高度。gydF4y2Ba
发动机转速对活塞运动的脉动效应有影响。gydF4y2Ba
环境压力由电子控制单元(ECU)上的传感器测量或使用逆节流阀模型估计。gydF4y2Ba
ECU可估计或测量节气门上游的进气温度(IAT)。gydF4y2Ba

捕获质量流量表示为每秒克流量(g/s)。滞留质量流量是在排气冲程结束时缸内没有残余气体时通过发动机的最大气体质量流量。gydF4y2Ba

$TgydF4y2Ba {米gydF4y2Ba}_{fgydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba wgydF4y2Ba} ＝gydF4y2Ba \frac{（gydF4y2Ba 1000gydF4y2Ba \frac{ggydF4y2Ba}{kgydF4y2Ba ggydF4y2Ba} ）gydF4y2Ba {NgydF4y2Ba}_{cgydF4y2Ba ygydF4y2Ba lgydF4y2Ba} TgydF4y2Ba {米gydF4y2Ba}_{cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba} {米gydF4y2Ba}_{tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba pgydF4y2Ba pgydF4y2Ba egydF4y2Ba dgydF4y2Ba} NgydF4y2Ba}{（gydF4y2Ba \frac{60gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba} ）gydF4y2Ba CgydF4y2Ba pgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba}$

计算空气质量流量gydF4y2Ba

为了确定任意凸轮相位角下的发动机进气质量流量，双独立凸轮相位角空气质量流量模型使用了一个查找表。gydF4y2Ba

相位器进气质量流量模型查找表是排气凸轮相位器角度和滞留空气质量流量的函数gydF4y2Ba

${\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba} ＝gydF4y2Ba {fgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba} （gydF4y2Ba {φgydF4y2Ba}_{EgydF4y2Ba CgydF4y2Ba PgydF4y2Ba} ，gydF4y2Ba TgydF4y2Ba {米gydF4y2Ba}_{fgydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba wgydF4y2Ba} ）gydF4y2Ba$

地点:gydF4y2Ba

${\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba}$ 是任意凸轮相位器角度下的发动机进气道质量流量，单位为g/s。gydF4y2Ba
${φgydF4y2Ba}_{EgydF4y2Ba CgydF4y2Ba PgydF4y2Ba}$ 是排气凸轮相位角，在度曲柄延迟。gydF4y2Ba
$TgydF4y2Ba {米gydF4y2Ba}_{fgydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba wgydF4y2Ba}$ 在当前发动机转速下，流量是否相当于校正后的困住质量，单位为g/s。gydF4y2Ba

排气凸轮相位对燃烧气体的馏分有显著影响。在排气行程中，排气凸轮相位影响排气阀关闭时相对于活塞位置的排气阀位置。迟滞(后期)排气凸轮相位角使EVC超过活塞上止点(TDC)，导致废气从歧管流道回流到气缸。这种回拉触发了裂缝体积气体的再燃烧，通过降低充电温度和碳氢化合物(HC)的排放来减少一氧化氮和二氧化氮(NOx)的排放。排气温度和背压影响废气回流和排气凸轮相位器正时。废气温度和压力与困住的质量流量相关。由于至少80%的困住质量流量是未燃烧的空气，空气质量流量与困住质量流量高度相关。gydF4y2Ba
未燃烧空气质量流量决定发动机负荷和开环燃油控制，以达到目标空燃比(AFR)。gydF4y2Ba
当相位器从一个目标位置移动到另一个目标位置时，查找表允许在发动机瞬态操作期间发生的任意凸轮相位器位置组合。gydF4y2Ba

进气质量流量修正查找表，gydF4y2Ba ${fgydF4y2Ba}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba}$ ，是理想负载和发动机转速的函数gydF4y2Ba

${\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba} ＝gydF4y2Ba {\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba} {fgydF4y2Ba}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba} （gydF4y2Ba {lgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba} ，gydF4y2Ba NgydF4y2Ba ）gydF4y2Ba$

地点:gydF4y2Ba

${lgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba}$ 是发动机负载(归一化汽缸空气质量)在任意凸轮相位器角度，未经校正的最终稳态凸轮相位器角度，无因次。gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba是发动机转速，单位是rpm。gydF4y2Ba
${\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba}$ 是发动机进气质量流量在稳态凸轮相位角的最终修正，单位为g/s。gydF4y2Ba
${\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba}$ 是任意凸轮相位器角度下的发动机进气道质量流量，单位为g/s。gydF4y2Ba

为了计算发动机进气道的质量流量，发动机模型使用了这个方程。gydF4y2Ba

${\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba} ＝gydF4y2Ba \frac{{\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba}}{{ygydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba ，gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba}}$
理想负荷是最终修正前发动机气缸内未燃烧的进气质量归一化。为了计算理想负荷，该模型将未燃烧的进气质量除以气缸名义进气质量。气缸进气质量公称是在标准温度和压力下，气缸活塞下死点处的进气质量(kg):gydF4y2Ba

$\begin{array}{l} {米gydF4y2Ba}_{NgydF4y2Ba ogydF4y2Ba 米gydF4y2Ba} ＝gydF4y2Ba \frac{{PgydF4y2Ba}_{年代gydF4y2Ba tgydF4y2Ba dgydF4y2Ba} {VgydF4y2Ba}_{dgydF4y2Ba}}{{NgydF4y2Ba}_{cgydF4y2Ba ygydF4y2Ba lgydF4y2Ba} {RgydF4y2Ba}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba} {TgydF4y2Ba}_{年代gydF4y2Ba tgydF4y2Ba dgydF4y2Ba}} \\ {lgydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba} ＝gydF4y2Ba \frac{（gydF4y2Ba \frac{60gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba} ）gydF4y2Ba CgydF4y2Ba pgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba {\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba lgydF4y2Ba} {ygydF4y2Ba}_{我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba tgydF4y2Ba kgydF4y2Ba ，gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba}}{（gydF4y2Ba \frac{1000gydF4y2Ba ggydF4y2Ba}{kgydF4y2Ba ggydF4y2Ba} ）gydF4y2Ba {NgydF4y2Ba}_{cgydF4y2Ba ygydF4y2Ba lgydF4y2Ba} NgydF4y2Ba {米gydF4y2Ba}_{NgydF4y2Ba ogydF4y2Ba 米gydF4y2Ba}} \end{array}$
最终发动机负荷表示为gydF4y2Ba

$lgydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba \frac{（gydF4y2Ba \frac{60gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba} ）gydF4y2Ba CgydF4y2Ba pgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba {\overset{˙gydF4y2Ba}{米gydF4y2Ba}}_{一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba rgydF4y2Ba}}{（gydF4y2Ba \frac{1000gydF4y2Ba ggydF4y2Ba}{KgydF4y2Ba ggydF4y2Ba} ）gydF4y2Ba {NgydF4y2Ba}_{cgydF4y2Ba ygydF4y2Ba lgydF4y2Ba} NgydF4y2Ba {米gydF4y2Ba}_{NgydF4y2Ba ogydF4y2Ba 米gydF4y2Ba}}$