Simulationsmodell eines elektronisch geregelten 6-Zyl.-Dieselmotors

Präsentation zum Thema: "Simulationsmodell eines elektronisch geregelten 6-Zyl.-Dieselmotors"—  Präsentation transkript:

1 Simulationsmodell eines elektronisch geregelten 6-Zyl.-Dieselmotors
FH-Lippe, FB 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 Simulation im Maschinenbau
FH-Lippe, FB Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Pedalwert % Steuergerät Kraftstoffmenge Spritzbeginn Dieselmotor Lastmoment Motordrehzahl Strukturbild der elektronischen Dieselregelung

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

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

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

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

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

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

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

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

11 Simulation im Maschinenbau Darstellung des Zylinderdruckes
FH-Lippe, FB Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Darstellung des Zylinderdruckes bar bar 100 100 p 90 90 p ges 80 80 70 70 60 60 50 v p 50 40 40 p_ ke 30 30 20 20 10 10 90 90 180 180 270 270 360 360 450 450 540 540 630 630 720 720 OT UT OT UT OT j

12 Simulation im Maschinenbau
FH-Lippe, FB Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Berechnung des Kompressions- / Expansionsdruckes 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°)

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

14 Simulation im Maschinenbau
FH-Lippe, FB Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Darstellung der Brennraumtemperatur K K T 2000 2000 T ges 1500 1500 v T 1000 1000 T ke 500 500 90 90 180 180 270 270 360 360 450 450 540 540 630 630 720 720 OT UT OT UT OT j

15 Simulation im Maschinenbau Darstellung des Antriebsmomentes
FH-Lippe, FB Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Darstellung des Antriebsmomentes M Nm Nm Reibmoment 2500 2500 2000 2000 Massenmoment 1500 1500 Kompressions- Expansionsmoment 1000 1000 500 500 Verbrennungsmoment Antriebsmoment -500 -500 -1000 -1000 90 90 180 180 270 270 360 360 450 450 540 540 630 630 720 720 j OT UT OT UT OT

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

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

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

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

20 Simulation im Maschinenbau
FH-Lippe, FB 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) : mg Kraftstoff Zyl. 5 mit m_k(stör) : + 5mg Kraftstoff

21 Simulation im Maschinenbau
FH-Lippe, FB 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