Piston

Поршневой механизм поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Тип: Engee1DMechanical.Engines.SinglePiston

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Engines & Motors/Piston

Описание

Блок Piston представляет собой поршневой механизм поршневого двигателя внутреннего сгорания. Блок Piston учитывает мгновенный крутящий момент, передаваемый на коленчатый вал двигателя, что позволяет моделировать вибрации в трансмиссии, возникающие при вращении поршня. Для моделирования многопоршневого двигателя используйте блок Piston Engine.

Порт B представляет собой поступательно движущийся поршень, а порт F — вращающийся коленчатый вал. Сила, действующая на поршень, определяется давлением в цилиндре и площадью поперечного сечения. Блок получает давление сгорания из интерполяционной таблицы, параметризованной в зависимости от угла поворота кривошипа и, при необходимости, угловой скорости кривошипа и уровня открытия дроссельной заслонки двигателя.

Крутящий момент кривошипа зависит от силы, действующей на поршень, угла поворота кривошипа, а также от длины кривошипа и шатуна. В терминах этих параметров отношение крутящего момента коленчатого вала к силе, действующей на поршень, выражается следующим образом:

где

— мгновенная сила, действующая на поршень, связанная с ведущим портом B;
— мгновенный крутящий момент кривошипа, связанный с ведомым портом F;
— длина кривошипа;
— мгновенный угол поворота кривошипа;
— длина шатуна.

Размеры поршня

piston engine ru

Входной порт T позволяет задать уровень дроссельной заслонки двигателя в виде дроби от 0 до 1. Эта дробь соответствует проценту от полной мощности. Блок использует входной порт T всякий раз, когда интерполяционная таблица давления в окне параметров блока параметризована только по углу поворота кривошипа.

Порты

Вход

# T — нормализованный уровень открытия дроссельной заслонки двигателя, безразмерный
скаляр

Details

Входной порт, определяющий положение дроссельной заслонки двигателя.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Ненаправленные

# B — ведущий порт, связанный с силой действующей на поршень
поступательная механика

Details

Ненаправленный порт, соединяющийся с блоком двигателя.

Имя для программного использования

base_flange

# F — ведомый порт, связанный с крутящим моментом кривошипа
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, соединяющийся с коленчатым валом двигателя.

Имя для программного использования

follower_flange

Выход

# FC — расход топлива, кг/с
скаляр

Details

Выходной порт, возвращающий данные о расходе топлива.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Fuel consumption model одно из следующих значений:

Constant per revolution;
Fuel consumption by speed and torque;
Brake specific fuel consumption by speed and torque;
Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Основные

# Cylinder bore — внутренний диаметр стенки цилиндра поршня
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Внутренний диаметр стенки цилиндра поршня. Блок Piston использует этот параметр для расчета интерполяционной таблицы крутящего момента. Необходимо указать значение больше нуля.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`cylinder_bore`
Вычисляемый	Да

# Piston stroke — длина поступательного хода поршня
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Расстояние от полностью втянутого до полностью выдвинутого положения поршня. Блок Piston использует этот параметр для преобразования давления на поршень в значения крутящего момента. Необходимо указать значение больше нуля.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.06 m`
Имя для программного использования	`stroke_piston`
Вычисляемый	Да

# Piston rod length — длина шатуна между поршнем и коленвалом
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Расстояние от центра отверстия для поршневого пальца до центра отверстия коленчатого вала в шатуне поршня. Блок использует этот параметр для преобразования давления на поршень в крутящий момент. Необходимо указать значение больше нуля.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`rod_length`
Вычисляемый	Да

# Number of strokes per cycle — количество тактов поршня, необходимых для завершения одного цикла сгорания

Details

Количество тактов поршня, необходимых для впуска, сжатия, сгорания и выпуска продуктов сгорания. Обычно двигатели бывают двухтактными или четырехтактными. Необходимо использовать значение, кратное двум.

Значение по умолчанию	`4`
Имя для программного использования	`strokes_per_cycle_count`
Вычисляемый	Да

# Pressure parameterization — определение давления, приложенного к поршню
By crank angle | By crank angle and throttle | By crank angle, throttle and crank velocity

Details

Группа параметров, которую блок должен использовать для параметризации данных о давлении.

Значения	`By crank angle` \| `By crank angle and throttle` \| `By crank angle, throttle and crank velocity`
Значение по умолчанию	`By crank angle`
Имя для программного использования	`parameterization`
Вычисляемый	Нет

# Crank angle vector — различные углы поворота кривошипа поршня
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Угол поворота кривошипа поршня, начинающийся с минимального угла или выше и заканчивающийся максимальным углом или ниже. Минимальный или максимальный угол можно рассчитать, умножив количество тактов на −90 градусов или 90 градусов соответственно. Необходимо указать как минимум два значения.

Каждый элемент параметра Crank angle vector соответствует элементу параметра Pressure vector (gauge) или -й строке параметра Pressure matrix (gauge) или каждой матрице параметра Pressure 3D matrix (gauge).

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`[-360.0, -90.0, -30.0, 10.0, 30.0, 90.0, 160.0, 360.0] deg`
Имя для программного использования	`phi_crank_vector`
Вычисляемый	Да

# Pressure vector (gauge) — параметризованные значения давления в зависимости от угла поворота кривошипа
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Вектор значений давления, соответствующих различным положениям угла поворота кривошипа.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Pressure parameterization значение By crank angle.

Единицы измерения	`Pa` \| `uPa` \| `hPa` \| `kPa` \| `MPa` \| `GPa` \| `kgf/m^2` \| `kgf/cm^2` \| `kgf/mm^2` \| `mbar` \| `bar` \| `kbar` \| `atm` \| `ksi` \| `psi` \| `mmHg` \| `inHg`
Значение по умолчанию	`[0.0, 3.0, 20.0, 50.0, 20.0, 10.0, 8.0, 0.0] bar`
Имя для программного использования	`p_vector`
Вычисляемый	Да

# Bearing viscous friction coefficient — способность коренного и шатунного подшипников к рассеиванию мощности
N*m/(rad/s) | ft*lbf/(rad/s)

Details

Совокупный коэффициент вязкого трения коренного и шатунного подшипников. Блок использует этот параметр для расчета потерь мощности из-за вязкого трения между ведущим и ведомым валами.

Единицы измерения	`Nm/(rad/s)` \| `ftlbf/(rad/s)`
Значение по умолчанию	`0.001 N*m/(rad/s)`
Имя для программного использования	`viscous_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Offset angle — угловое отклонение между серединой цикла работы двигателя и верхней мертвой точкой
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Точка в цикле работы двигателя, когда поршень достигает верхней мертвой точки. Цикл работы двигателя охватывает диапазон углов от до градусов, где — значение параметра Number of strokes per cycle.

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`0.0 deg`
Имя для программного использования	`phi_offset`
Вычисляемый	Да

# Initial crank angle — исходное положение кривошипа
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Угол поворота кривошипа в нулевой момент времени относительно положения верхней мертвой точки.

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`90.0 deg`
Имя для программного использования	`phi_start`
Вычисляемый	Да

# Throttle vector — различные положения дроссельной заслонки

Details

Различные положения дроссельной заслонки, соответствующие давлению в параметрах Pressure matrix (gauge) или Pressure 3D matrix (gauge). Положение дроссельной заслонки должно оставаться в диапазоне [0, 1], где 0 означает полное закрытие дроссельной заслонки, а 1 — полное открытие дроссельной заслонки.

Каждый элемент параметра Throttle vector соответствует -му столбцу параметра Pressure matrix (gauge) или каждой матрице параметра Pressure 3D matrix (gauge).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Pressure parameterization значение By crank angle and throttle или By crank angle, throttle and crank velocity.

Значение по умолчанию	`[0.0, 0.3, 0.8, 1.0]`
Имя для программного использования	`throttle_position_vector`
Вычисляемый	Да

# Pressure matrix (gauge) — параметризованные значения давления в зависимости от угла поворота кривошипа и положения дроссельной заслонки
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Матрица значений давления, соответствующих различным комбинациям угла поворота кривошипа и положения дроссельной заслонки.

Элементы параметра Crank angle vector соответствуют строкам параметра Pressure matrix (gauge). Элементы параметра Throttle vector соответствуют столбцам параметра Pressure matrix (gauge).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Pressure parameterization значение By crank angle and throttle.

Единицы измерения	`Pa` \| `uPa` \| `hPa` \| `kPa` \| `MPa` \| `GPa` \| `kgf/m^2` \| `kgf/cm^2` \| `kgf/mm^2` \| `mbar` \| `bar` \| `kbar` \| `atm` \| `ksi` \| `psi` \| `mmHg` \| `inHg`
Значение по умолчанию	`[0.0 0.0 0.0 0.0; 0.0 0.9 2.4 3.0; 0.0 6.0 16.0 20.0; 0.0 15.0 40.0 50.0; 0.0 6.0 16.0 20.0; 0.0 3.0 8.0 10.0; 0.0 2.4 6.4 8.0; 0.0 0.0 0.0 0.0] bar`
Имя для программного использования	`p_matrix`
Вычисляемый	Да

Details

Различные скорости вращения кривошипа, соответствующие давлениям в параметре Pressure 3D matrix (gauge).

Каждый элемент параметра Crank velocity vector соответствует одной из -матриц параметра Pressure 3D matrix (gauge).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Pressure parameterization значение By crank angle, throttle and crank velocity.

Единицы измерения	`rad/s` \| `deg/s` \| `rad/min` \| `deg/min` \| `rpm` \| `rps`
Значение по умолчанию	`[0.0, 1000.0, 6000.0] rpm`
Имя для программного использования	`w_vector`
Вычисляемый	Да

# Pressure 3D matrix (gauge) — параметризованные значения давления в зависимости от угла поворота кривошипа, положения дроссельной заслонки и скорости вращения кривошипа
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Объединенная матрица значений давления, соответствующих различным комбинациям угла поворота кривошипа, положения дроссельной заслонки и скорости вращения кривошипа.

Элементы параметра Crank angle vector соответствуют строкам. Элементы параметра Throttle vector соответствуют столбцам. Элементы параметра Crank velocity vector соответствуют матрицам, которые вы объединяете вдоль измерения .

По умолчанию , и .

Зависимости

Единицы измерения	`Pa` \| `uPa` \| `hPa` \| `kPa` \| `MPa` \| `GPa` \| `kgf/m^2` \| `kgf/cm^2` \| `kgf/mm^2` \| `mbar` \| `bar` \| `kbar` \| `atm` \| `ksi` \| `psi` \| `mmHg` \| `inHg`
Значение по умолчанию	`[0.0 0.0 0.0 0.0; 0.0 0.9 2.4 3.0; 0.0 6.0 16.0 20.0; 0.0 15.0 40.0 50.0; 0.0 6.0 16.0 20.0; 0.0 3.0 8.0 10.0; 0.0 2.4 6.4 8.0; 0.0 0.0 0.0 0.0;;; 0.0 0.0 0.0 0.0; 0.0 0.9 2.4 3.0; 0.0 6.0 16.0 20.0; 0.0 15.0 40.0 50.0; 0.0 6.0 16.0 20.0; 0.0 3.0 8.0 10.0; 0.0 2.4 6.4 8.0; 0.0 0.0 0.0 0.0;;; 0.0 0.0 0.0 0.0; 0.0 0.9 2.4 3.0; 0.0 6.0 16.0 20.0; 0.0 15.0 40.0 50.0; 0.0 6.0 16.0 20.0; 0.0 3.0 8.0 10.0; 0.0 2.4 6.4 8.0; 0.0 0.0 0.0 0.0] bar`
Имя для программного использования	`p_array`
Вычисляемый	Да

Параметры расхода топлива

# Fuel consumption model — параметризация расхода топлива
No fuel consumption | Constant per revolution | Fuel consumption by speed and torque | Brake specific fuel consumption by speed and torque | Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure

Details

Модель расчета расхода топлива. Параметризация модели совместима с типичными промышленными данными.

Если для параметра Fuel consumption model выбрано любое значение, кроме No fuel consumption, то активируется порт FC и связанные с ним параметры. Если установлено значение No fuel consumption, блок не будет рассчитывать расход топлива. Выбор этого значения увеличивает скорость моделирования.

Значения	`No fuel consumption` \| `Constant per revolution` \| `Fuel consumption by speed and torque` \| `Brake specific fuel consumption by speed and torque` \| `Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure`
Значение по умолчанию	`No fuel consumption`
Имя для программного использования	`fuel_consumption_model`
Вычисляемый	Нет

# Fuel consumption per revolution — расход топлива за один оборот кривошипа
mg/rev | kg/rad

Details

Объем топлива, потребленного за один оборот коленчатого вала.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Fuel consumption model значение Constant per revolution.

Единицы измерения	`mg/rev` \| `kg/rad`
Значение по умолчанию	`25.0 mg/rev`
Имя для программного использования	`fuel_consumption_per_revolution`
Вычисляемый	Да

Details

Вектор частот вращения двигателя, используемый в параметризации интерполяционной таблицы. Длина вектора должна соответствовать длине параметра Torque vector.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Fuel consumption model одно из следующих значений:

Fuel consumption by speed and torque;
Brake specific fuel consumption by speed and torque;
Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure.

Единицы измерения	`rad/s` \| `deg/s` \| `rad/min` \| `deg/min` \| `rpm` \| `rps`
Значение по умолчанию	`[1000.0, 2000.0, 3000.0, 4000.0, 5000.0, 6000.0] rpm`
Имя для программного использования	`w_fuel_consumption_vector`
Вычисляемый	Да

# Torque vector — крутящий момент, приложенный к заданной скорости
N*m | uN*m | mN*m | kN*m | MN*m | GN*m | kgf*m | lbf*in | lbf*ft

Details

Вектор крутящих моментов двигателя, используемый в параметризации интерполяционной таблицы. Длина вектора должна соответствовать длине параметра Speed vector.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Fuel consumption model значение Fuel consumption by speed and torque или Brake specific fuel consumption by speed and torque.

Единицы измерения	`Nm` \| `uNm` \| `mNm` \| `kNm` \| `MNm` \| `GNm` \| `kgfm` \| `lbfin` \| `lbf*ft`
Значение по умолчанию	`[0.0, 80.0, 160.0, 200.0, 240.0, 320.0, 360.0, 400.0] N*m`
Имя для программного использования	`T_fuel_consumption_vector`
Вычисляемый	Да

Details

Матрица значений расхода топлива, соответствующих векторам частоты вращения и крутящего момента двигателя. Количество строк должно быть равно количеству элементов в параметре Speed vector. Количество столбцов должно быть равно количеству элементов в параметре Torque vector.

Зависимости

Единицы измерения	`kg/s` \| `kg/hr` \| `kg/min` \| `g/hr` \| `g/min` \| `g/s` \| `t/hr` \| `lbm/hr` \| `lbm/min` \| `lbm/s`
Значение по умолчанию	`[0.5 0.9 1.4 1.6 1.9 2.7 3.4 4.4; 1.0 1.7 2.7 3.1 3.6 5.0 6.0 7.4; 1.4 2.7 4.0 4.8 5.6 7.5 8.5 10.5; 2.0 3.6 5.8 6.7 8.0 10.4 11.7 13.3; 2.5 4.8 7.9 9.4 10.8 14.0 16.2 18.6; 3.1 6.0 10.3 11.9 13.8 18.4 22.0 26.5] g/s`
Имя для программного использования	`fuel_consumption_matrix`
Вычисляемый	Да

# Interpolation method — зависимость частоты вращения и крутящего момента от значений в заданном диапазоне
Linear | Smooth

Details

Метод интерполяции для расчета расхода топлива при промежуточных значениях частоты вращения и крутящего момента. Расход топлива остается постоянным за пределами диапазона, указанного в интерполяционной таблице.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Fuel consumption model одно из следующих значений:

Fuel consumption by speed and torque;
Brake specific fuel consumption by speed and torque;
Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure.

Значения	`Linear` \| `Smooth`
Значение по умолчанию	`Linear`
Имя для программного использования	`fuel_consumption_interpolation_type`
Вычисляемый	Нет

# Brake specific fuel consumption table — данные об удельном расходе топлива при торможении
s^2/ft^2 | s^2/m^2 | g/(hr*kW)

Details

Матрица показателей удельного расхода топлива при торможении. Удельный расход топлива — это отношение расхода топлива к выходной мощности. Количество строк должно быть равно количеству элементов в параметре Speed vector. Количество столбцов должно быть равно количеству элементов в параметре Torque vector.

При выборе значения Brake specific fuel consumption by speed and torque для параметра Fuel consumption model данный параметр представляет собой матрицу показателей удельного расхода топлива при торможении, которая соответствует векторам частоты вращения и крутящего момента двигателя.

При выборе значения Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure для параметра Fuel consumption model данный параметр представляет собой матрицу показателей удельного расхода топлива при торможении, которая соответствует векторам частоты вращения двигателя и среднего эффективного давления при торможении. Количество строк должно быть равно количеству элементов в параметре Speed vector. Количество столбцов должно быть равно количеству элементов в параметре Brake mean effective pressure vector.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Fuel consumption model значение Brake specific fuel consumption by speed and torque или Brake specific fuel consumption by speed and brake mean effective pressure.

Единицы измерения	`s^2/ft^2` \| `s^2/m^2` \| `g/(hr*kW)`
Значение по умолчанию	`[410.0 380.0 300.0 280.0 270.0 290.0 320.0 380.0; 410.0 370.0 290.0 270.0 260.0 270.0 285.0 320.0; 415.0 380.0 290.0 275.0 265.0 270.0 270.0 300.0; 420.0 390.0 310.0 290.0 285.0 280.0 280.0 285.0; 430.0 410.0 340.0 320.0 310.0 300.0 310.0 320.0; 450.0 430.0 370.0 340.0 330.0 330.0 350.0 380.0] g/(hr*kW)`
Имя для программного использования	`BSFC_matrix`
Вычисляемый	Да

# Brake mean effective pressure vector — среднее давление в цилиндре, необходимое для создания заданного крутящего момента
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Вектор значений среднего эффективного давления при торможении. Значения среднего эффективного давления при торможении удовлетворяют выражению

где

— выходной крутящий момент;
— количество циклов на один оборот;
— рабочий объем цилиндра.

Зависимости

Единицы измерения	`Pa` \| `uPa` \| `hPa` \| `kPa` \| `MPa` \| `GPa` \| `kgf/m^2` \| `kgf/cm^2` \| `kgf/mm^2` \| `mbar` \| `bar` \| `kbar` \| `atm` \| `ksi` \| `psi` \| `mmHg` \| `inHg`
Значение по умолчанию	`[0.0, 250.0, 500.0, 625.0, 750.0, 1000.0, 1150.0, 1250.0] kPa`
Имя для программного использования	`BMEP_vector`
Вычисляемый	Да