Поршень

Поршневой механизм поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Тип: Engee1DMechanical.Engines.SinglePiston

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Поршень представляет собой поршневой механизм поршневого двигателя внутреннего сгорания. Блок Поршень 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 Поршневой двигатель.

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 Модель расчета расхода топлива одно из следующих значений:

Постоянный расход за один оборот;
Расход топлива в зависимости от угловой скорости и крутящего момента;
Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и момента;
Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и среднего эффективного давления.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Основные

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

Details

Внутренний диаметр стенки цилиндра поршня. Блок Поршень 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

# Ход поршня — 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 Поршень 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

# Длина шатуна — 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

# Количество тактов за цикл — 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

# Способ параметризации давления — определение давления, приложенного к поршню
Угол коленвала | Угол коленвала и нормированный угол дроссельной заслонки | Угол коленвала, угол дроссельной заслонки и угловая скорость коленвала

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

# Вектор углов коленвала — 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 Вектор углов коленвала соответствует элементу параметра Вектор давлений или -й строке параметра Матрица давления или каждой матрице параметра Трехмерная матрица давлений.

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

# Вектор давлений — 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 Способ параметризации давления значение Угол коленвала.

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

# Коэффициент вязкого трения подшипника — 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

# Начальный угол смещения — 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 Количество тактов за цикл.

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

# Начальный угол коленвала — 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

# Нормированный вектор углов дроссельной заслонки — различные положения дроссельной заслонки

Details

Различные положения дроссельной заслонки, соответствующие давлению в параметрах Матрица давления или Трехмерная матрица давлений. 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 Нормированный вектор углов дроссельной заслонки соответствует -му столбцу параметра Матрица давления или каждой матрице параметра Трехмерная матрица давлений.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации давления значение Угол коленвала и нормированный угол дроссельной заслонки или Угол коленвала, угол дроссельной заслонки и угловая скорость коленвала.

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

# Матрица давления — 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 Вектор углов коленвала соответствуют строкам параметра Матрица давления. Элементы параметра Нормированный вектор углов дроссельной заслонки соответствуют столбцам параметра Матрица давления.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации давления значение Угол коленвала и нормированный угол дроссельной заслонки.

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 Трехмерная матрица давлений.

Каждый элемент параметра Вектор угловых скоростей коленвала соответствует одной из -матриц параметра Трехмерная матрица давлений.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации давления значение Угол коленвала, угол дроссельной заслонки и угловая скорость коленвала.

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

# Трехмерная матрица давлений — 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 Вектор углов коленвала соответствуют строкам. Элементы параметра Нормированный вектор углов дроссельной заслонки соответствуют столбцам. Элементы параметра Вектор угловых скоростей коленвала 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

# Модель расчета расхода топлива — параметризация расхода топлива
Без расхода топлива | Постоянный расход за один оборот | Расход топлива в зависимости от угловой скорости и крутящего момента | Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и момента | Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и среднего эффективного давления

Details

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

Если для параметра Модель расчета расхода топлива выбрано любое значение, кроме Без расхода топлива, то активируется порт FC и связанные с ним параметры. Если установлено значение Без расхода топлива, 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

# Расход топлива за один оборот — 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 Модель расчета расхода топлива значение Постоянный расход за один оборот.

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 Вектор крутящих моментов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель расчета расхода топлива одно из следующих значений:

Расход топлива в зависимости от угловой скорости и крутящего момента;
Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и момента;
Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и среднего эффективного давления.

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

# Вектор крутящих моментов — 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 Вектор угловых скоростей.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель расчета расхода топлива значение Расход топлива в зависимости от угловой скорости и крутящего момента или Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и момента.

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 Вектор угловых скоростей. Количество столбцов должно быть равно количеству элементов в параметре Вектор крутящих моментов.

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

# Метод интерполяции — зависимость частоты вращения и крутящего момента от значений в заданном диапазоне
Линейная | Сглаженная

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

Расход топлива в зависимости от угловой скорости и крутящего момента;
Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и момента;
Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и среднего эффективного давления.

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

# Таблица удельного эффективного расхода топлива — 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 Вектор угловых скоростей. Количество столбцов должно быть равно количеству элементов в параметре Вектор крутящих моментов.

При выборе значения Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и момента для параметра Модель расчета расхода топлива данный параметр представляет собой матрицу показателей удельного расхода топлива при торможении, которая соответствует векторам частоты вращения и крутящего момента двигателя.

При выборе значения Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и среднего эффективного давления для параметра Модель расчета расхода топлива 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 Вектор угловых скоростей. Количество столбцов должно быть равно количеству элементов в параметре Вектор среднего эффективного давления.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель расчета расхода топлива значение Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и момента или Удельный эффективный расход топлива в зависимости от скорости и среднего эффективного давления.

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

# Вектор среднего эффективного давления — 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