MapEngine—MAP数据内燃机
1) 模型路径
TYDriveline. PowerSource.MAPEngine
2) 模型图标
MAP数据内燃机模型图标
3) 功能描述
该模型是一个具有刚性曲轴的内燃机模型。在模型中输入曲轴转速，输出两接口的内燃机扭矩、曲轴转速和转角，该有以下功能：
可以预设内燃机的扭矩计算方式（默认曲线族，转速、点火比例和扭矩曲线、固定扭矩）。
可以选择是否考虑点火和压缩过程中曲轴运动的不均匀性；在考虑不均匀性特性时，可以选择内燃机类型：汽油机或者柴油机。
该模型有2个转动接口，1个信号输入接口，2个信号输出接口。
内燃机曲轴和曲轴连接部件的转动惯量可以在发动机内部设置，也可以将发动机内部的转动惯量设置为0，在内燃机外部设置。发动机的初始运动状态在发动机内部设置。
4) 基本假设
在该模型中，内燃机模型为刚性曲轴的内燃机模型，不考虑活塞和曲轴中部件中的相对摩擦力。
5) 模型接口
接口类型 | 接口名称 | 变量名称 | 单位 | 数据类型 | 描述 |
一维机械转动 | flange_a | phi | rad | Real | 角度 |
tau | N.m | Real | 扭矩 | ||
一维机械转动 | flange_b | phi | rad | Real | 角度 |
tau | N.m | Real | 扭矩 | ||
信号 | in1 | -- | -- | Real | 发动机点火比例，输入范围为0-1 |
信号 | phiout | phiout | rad | Real | 输出曲轴转角 |
信号 | omout | omout | rad/s | Real | 输出曲轴转速 |
6) 模型参数
- 常规参数
参数类别 | 参数名称 | 默认值 | 单位 | 类型 | 描述 |
选择参数 | enginemap | 方法1预设额定参数 | -- | String | 发动机输出扭矩计算方式选择（方法1预设额定参数，方法2发动机功率曲线Tm=Tmcurve(om,in1)，方法3固定定值扭矩Tmean） |
enginekind | false | -- | Boolean | 发动机不均匀扭矩曲线，true为汽油机 | |
Non_Uniformities | false | -- | Boolean | 发动机不均匀性选择，默认不考虑发动机气缸不均匀性 | |
发动机参数 | Pn | 44000 | w | Real | 发动机额定功率 |
omn | 523.60 | rad/s | Real | 发动机额定转速 | |
Tn | Pn / omn | N.m | Real | 发动机额定扭矩 | |
map1 | -- | -- | Real | 方法1预设额定参数表 | |
map2 | -- | -- | Real | 方法2发动机功率曲线Tm=Tmcurve(om,in1) | |
Tmean | 20 | N.m | Real | 方法3参数 | |
初始参数 | J | 0.1 | kg.m2 | Real | 曲轴和曲轴连接零件的等效转动惯量 |
phi_start | 0 | dge | Real | 曲轴初始角度 | |
om_start | 0 | rpm | Real | 曲轴初始角速度 |
- 不均匀性参数和曲线
参数类别 | 参数名称 | 默认值 | 单位 | 类型 | 描述 |
不均匀性参数 | N | 4 | -- | Real | 气缸数量 |
mu_v1 | -- | -- | Real | 0负载汽油机不均匀扭矩曲线 | |
mu_v2 | -- | -- | Real | 100%负载汽油机不均匀扭矩曲线 | |
mu_v3 | -- | -- | Real | 0负载柴油机不均匀扭矩曲线 | |
mu_v4 | -- | -- | Real | 100%负载柴油机不均匀扭矩曲线 |
7) 模型变量
- 结果变量
变量名称 | 单位 | 类型 | 描述 |
phi | rad | Real | 曲轴角度 |
om1 | rad/s | Real | 左端壳体角速度 |
Ti | N.m | Real | 曲轴输出扭矩 |
- 考虑不均匀性后相关变量
变量名称 | 单位 | 类型 | 描述 |
iphi[N] | rad | Real | i个气缸的偏移后相位角 |
P1[N] | N.m | Real | 汽油机每个气缸0负载插值结果 |
P2[N] | N.m | Real | 汽油机每个气缸100%插值结果 |
P3[N] | N.m | Real | 柴油机每个气缸0插值结果 |
P4[N] | N.m | Real | 柴油机每个气缸100%插值结果 |
G1 | N.m | Real | 汽油机气缸不均匀性总扭矩 |
G2 | N.m | Real | 柴油机气缸不均匀性总扭矩 |
- 考虑转动惯量后相关变量
变量名称 | 单位 | 类型 | 描述 |
dphi | rad | Real | 角度差（接口2-接口1） |
dom | rad/s | Real | 角速度差（接口2-接口1） |
a | rad/s^2 | Real | 角加速度 |
Ta | N.m | Real | 转动惯量扭矩 |
Pk | N.m | Real | 动能变化功率 |
Pe | N.m | Real | 势能变化功率 |
8) 参数设置
见模型原理说明。
9) 模型原理
该模型的第一个输入变量为发动机的点火比例信号，该参数是一个等效参数，其数值介于0和1之间（0，没有负载，发动机处于空转模式；1发动机满负载运行）。点火比例信号只对燃烧阶段有影响，压缩阶段曲线保持不变。
发动机的额定功率Pn和额定转速omn为输入参数，发动机额定扭矩Tn为：
额定发动机扭矩将用于方法1参数表的缩放。
该模型可以在模型设置中发动机曲轴运动的不均匀性，默认时不考虑不均匀性计算。
在不考虑发动机不均匀性计算时，发动机输出扭矩有三种计算方式，下面分别说明不同计算方式下，发动机的相关计算参数。
方法1预设额定参数
在该方法中，使用发动机比例等效图（等效扭矩和等效转速、点火比例图），通过插值的方法计算出发动机的等效扭矩Ti。
发动机比例等效图
在图中，相关变量和参数已经在上述表格中声明。当输入结果超过插值表的最大最小值时，以插值表的极限值为边界。
方法2发动机功率曲线Tm=Tmcurve(om,in1)
在该方法中，根据输入曲轴转速和点火比例确定发动机的平均扭矩直接使用表格里的相关参数，不使用发动机额定功率和额定转速。
发动机转速、点火比例和平均扭矩曲线
方法3定值Tmean
在该方法中，发动机平均扭矩直接设为一个固定值或者与时间相关的函数表达式，输出发动机平均扭矩。
转动惯量参数
表格中的参数J表示曲轴和连接到曲轴的所有零件的转动惯量值。可以使用J在模型内部考虑飞轮惯性。否则，也可以将飞轮模型连接到发动机右侧接口。
根据其建模目标，用户可以决定发动机惯性是否应成为模型组件的一部分。如果惯性在模型中必须外部连接，则必须将参数惯性 J 设置为零。如果惯性是在内部设置的，则不需要进一步的外部惯性（但是，仍然可以提供它 - 然后两个惯性被刚性地连接）。加速转矩Ta的公式为：
气缸不均匀性
在该模型中，可以考虑气缸的不均匀性对刚性发动机的影响。
在考虑气缸不均匀性过程中，首先选择气缸种类：汽油机、柴油机。然后选择发动机的气缸数N。在确定到发动机气缸数后，根据下面的发动机单个气缸的归一化扭矩曲线，计算单一气缸的扭矩曲线，然后利用多气缸转角叠加，求出发动整体的不均匀性扭矩。
汽油机0负载和100&负载单缸扭矩曲线
柴油机0负载和100&负载单缸扭矩曲线
动能变化功率Pk和势能变化功率Pe分别为：
