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

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.

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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. 0...100% Kraftstoffmenge Spritzbeginn Lastmoment Motordrehzahl FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Pedalwert Steuergerät Dieselmotor Strukturbild der elektronischen Dieselregelung

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

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

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

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

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

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

  11. p ges p v FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Darstellung des Zylinderdruckes bar bar 100 100 p 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 p_ ke 30 30 20 20 10 10 ° ° 0 0 0 90 180 270 360 450 540 630 720 0 90 180 270 360 450 540 630 720 OT UT OT UT OT j

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

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

  14. T ges T v FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Darstellung der Brennraumtemperatur K K T 2000 2000 1500 1500 1000 1000 T ke 500 500 ° ° 0 0 0 90 180 270 360 450 540 630 720 0 90 180 270 360 450 540 630 720 OT UT OT UT OT j

  15. Reibmoment Massenmoment Kompressions- Expansionsmoment Verbrennungsmoment Antriebsmoment FH-Lippe, FB 6 Prof. Dr.-Ing. Schmitt Simulation im Maschinenbau Darstellung des Antriebsmomentes M Nm Nm 2500 2500 2000 2000 1500 1500 1000 1000 500 500 0 0 -500 -500 ° ° -1000 -1000 0 90 180 270 360 450 540 630 720 0 90 180 270 360 450 540 630 720 j OT UT OT UT OT

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

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

  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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