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FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Dresdner Tagung Simulation im Maschinenbau Softwaretools und Anwendungen in Lehre, Forschung.

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1 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Dresdner Tagung Simulation im Maschinenbau Softwaretools und Anwendungen in Lehre, Forschung und Praxis 24. /25. Februar 2000 Vortrag Simulationsmodell eines elektronisch geregelten 6-Zyl.-Dieselmotors

2 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Pedalwert Steuergerät Dieselmotor Motordrehzahl %KraftstoffmengeSpritzbeginn Lastmoment Strukturbild der elektronischen Dieselregelung

3 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Verbrennungs- moment Verbrennungs- moment Massenmoment Kompressions-/ Expansionsmoment Kompressions-/ Expansionsmoment Motordynamik Reibmoment Motordrehzahl SpritzbeginnKraftstoffmenge Drehwinkel Lastmoment - + M_ke + - M_r + M_m + M_v M_a Strukturbild Dieselmotor

4 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau l Druckverlauf muß bekannt sein l Gasdruckmomente darstellbar l instationäre Vorgänge nur schwer erfaßbar l große Datenmenge l nur das mittlere Drehmoment des Motors darstellbar l periodische Gasdruckmomente nicht darstellbar l Momentenverläufe müssen am Motor aufgenommen werden l keine innermotorische Betrachtung Fourier-ReihenKennfelder Abbildungsverfahren der Verbrennung

5 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau l genaue Abbildung der Verbrennung mittels Vibe- Brennfunktion l Darstellung der periodischen Gasdruckmomente mittels Einzonenmodell l instationäre Vorgänge darstellbar l handhabbare Datenmenge Prozessrechnung

6 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Zustandsgleichung Massenbilanz EnergiebilanzEinzonenmodell

7 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Drucksteigerung Temperatursteigerung Endgleichungen des Einzonenmodells

8 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Vibe-Ersatzbrennverlauf

9 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau EB VB m_k(soll) VB dQ B /d [J/°] [kg] Beispiel eines Brennverlaufes (Vibe) m_k(soll)

10 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau pvpv VB m_k(soll) [kg] EB VB EB [bar] m_k(soll) pvpv Beispiel eines Druckverlaufes

11 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau bar bar ° ° p p_ ke OTUTOT UT p ges v p Darstellung des Zylinderdruckes

12 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Zylinder- Arbeitsvolumen V_z p_ke(phi) Arbeitsspiel 720°KW Druck Kompression-Expansion p_ke(180°KW-540°KW) Eingangsgröße Drehwinkel p_L p_ke (720°) p_ke(phi) V_z Berechnung des Kompressions- / Expansionsdruckes

13 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau EB VB m_k(soll) TvTv [kg] [K] EB VB m_k(soll) TvTv Beispiel eines Temperaturverlaufes

14 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau K K ° ° T T ke OTUTOT UT T ges v T Darstellung der Brennraumtemperatur

15 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Nm Nm ° ° M OTUTOT UT Reibmoment Antriebsmoment Massenmoment Verbrennungsmoment Kompressions- Expansionsmoment Darstellung des Antriebsmomentes

16 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Leerlauf- Regler Leerlauf- Regler Vollast- Begrenzung Vollast- Begrenzung Enddrehzahl- Regler Enddrehzahl- Regler Fahrverhalten- Kennfeld Fahrverhalten- Kennfeld Minimal - Auswahl Spritzbeginn- Kennfeld Spritzbeginn- Kennfeld MotordrehzahlPedalwert Spritzbeginn Kraftstoffmenge + m_Fahr + m_LL m_End m_Begrenz Strukturbild Steuergerät

17 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Makro Enddrehzahlregler: Rückgekoppelter PI-Regler Regelung der Enddrehzahl

18 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Simulationsmodell 6-Zyl.-Dieselmotor

19 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Antriebsmoment an Zylinder 1 bzw. Gesamtantriebsmoment an der Kurbelwelle

20 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Verhalten von Einspritzmengenstreuungen auf den Drehzahlverlauf Zyl. 1 mit m_k(stör) : + 2mg Kraftstoff Zyl. 3 mit m_k(stör) : - 1mg Kraftstoff Zyl. 5 mit m_k(stör) : + 5mg Kraftstoff

21 FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Verwendungszweck des Simulationsmodells Simulation in der Ingenieurausbildung - Verständnis der komplexen Teilprozesse - mechatronische Gesamtbetrachtung des Systems Untersuchung der dynamischen Beanspruchung verschiedener Motorkomponenten Systementwicklung in der Kraftfahrzeugtechnik - Laufruheregelung - Fahrgeschwindigkeitsregelung, -begrenzung - Ruckeldämpfer - Zylinderabschaltung etc. Dynamikuntersuchungen an Fahrzeugsträngen unter Verwendung einer realitätsnahen Antriebsquelle


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