SimulationX Bibliotheken Antriebstechnik - …extras.springer.com/2010/978-3-540-89939-6/SimDocuments/deutsch/... · schaltender Getriebe. Die Gangwahl vergleicht Soll- mit Istgang,

Modell-Bibliothek

Antriebstechnik

Die SimulationX-Bibliotheken der Antriebstechnik unterstützen die effiziente Mo-dellierung und Analyse mechanischer Antriebsstränge ebenso, wie den simula-tionsgestützten Entwurf geregelter Antriebssysteme.

Die Modelle lassen sich anwenderfreundlich mit Katalogdaten und konstruktiven Größen parametrieren. Alternativ sind die intern verwendeten Ansätze vom Nutzer durch detaillierte Angaben ersetzbar.

In Verbindung mit den Animationskörpern, lassen

sich dynamische dreidimensionale

Visualisierungen erstellen.

Effiziente Modellierung von Antriebs-komponenten wie Motoren, Kupplungen und Übertragungs-elemente

Parametrierung durch konstruktive und/oder Katalogdaten bei interner Berücksichtigung dynamischer Eigenschaften

Austauschbare Modellelemente zur Analyse elektrisch-mechanischer oder verbrennungs-motorischer Antriebe

Freie Wahl bei der Abbildung quasistatischer bzw. starrer oder dynamischer Eigenschaften

Ergebnisanalyse schon während der Simulation oder am Ende mittels einer Vielzahl von Analysewerkzeugen in SimulationX

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Motoren Die Bibliothek „Motoren“ beinhaltet 3 verschiedene Grundtypen. Es handelt sich um einfache, kenn-linienbasierte Motormodelle, die bei einer Vielzahl von Anwendungen im Maschinen- und Fahrzeugbau einsetzbar sind. Alle Motorenmodelle berücksichtigen intern die Motorträgheit und erlauben die externe Modellierung der Motorlagerung.

Verbrennungsmotor

•••• Modell eines 4-Takt-Verbrennungsmotors mit den im Momentenverlauf auftretenden Ungleichförmigkeiten infolge Verbrennung und Verdichtung

•••• Berücksichtigung der Abhängigkeit des Motormomentes von Drehzahl und Kurbelwellenstellung sowie Einspritzmenge

•••• Parametrierung über Nenndaten: Zylinderzahl, Nennleistung, Nenndrehzahl

•••• Steuerbar über Einspritzmenge (Gaspedalstellung)

Asynchronmotor

•••• Modellierung der dynamischen Eigenschaften des Asynchronmotors als Verhaltensmodell (Kennlinienmodell ohne elektrische Rückwirkungen), Berücksichtigung des Anlaufverhaltens

•••• Parametrierung mit Katalogdaten (Nennleistung, Nenndrehzahl, relatives Anzugsmoment, relatives Kippmoment)

•••• Steuerbar über Schalter (ein/aus)

Servomotor

•••• Modellierung des dynamischen Verhaltens eines drehzahlgeregelten Servomotors mit PI-Regler, Zeitverhalten des Leistungsteiles und Begrenzung des Motormomentes

•••• Drehzahlvorgabe von außen oder intern möglich

Detailliertere Motormodelle finden sich in den Bibliotheken Verbrennungsmotoren, Elektrische Motoren und Schrittmotoren.

Aktuatorik

Die Bibliothek „Aktuatorik“ enthält Elemente zur Schaltsimulation manuell oder automatisiert schaltender Getriebe.

Die Gangwahl vergleicht Soll- mit Istgang, baut die Kraft für das Aus- und Einlegen der Gänge auf und steuert die Aktuatorik zum Gangwechsel, also die Wahl der Gasse bzw. Schaltstange oder Schaltgabel. Das Element Rastierung bildet die Rastierung anhand geometrischer Vorgaben ab und berechnet selbstständig die resultierende Rastierkraft einschließlich der Berücksichtigung des Selbst-hemmungseffektes.

Gangwahl

•••• Modell zur Steuerung eines manuellen oder automatisierten Schaltgetriebes

•••• Vorgabe eines zeitabhängigen Verlaufs der zu wählenden Gänge

•••• Erkennen des Wechselwunsches sowie der Neutralstellung des Getriebes

•••• selbstständige Gassenwahl

•••• Berechnung der Schaltkraft, wenn ein Gang eingelegt oder herausgenommen wird (Berechnung der Schaltkraft bei jeder Zustandsänderung)

•••• Berechnung der Schaltkraft mittels parametrierbarer Trapezrampe, anhand einer vorgegebenen Kennlinie oder aus einer weiteren Substruktur des Modells per Referenz

•••• Bereitstellen der Schaltkraft und der Schaltsignale für jede Gasse

Rastierung

•••• Modell eines Rastiermechanismusses, wie er in der Schaltaktuatorik von Getrieben zum Einsatz kommt

•••• Grafisch interaktive Vorgabe der Geometrie des Rastierungsprofils und des Kugeldurchmessers

•••• Berücksichtigung des Reibverhaltens und der Selbsthemmung sowie der Anporessfeder der Kugel

•••• Ergebnis: Berechnung der Rastierkraft

•••• Einfache Einbindung in translatorische mechanische Strukturen

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Kupplungen Die Bibliothek „Kupplungen“ stellt verschiedenste Modelltypen bereit, die Maschinenelemente zur Übertragung von Drehmomenten repräsentieren. Der schnelle Einsatz dieser Antriebskomponenten wird durch voreingestellte Parameterwerte gewährleistet. Der Verwendungszweck der Elemente ist sehr vielfältig. Durch eine intelligente Nutzung der Parametrierungsmöglichkeiten einschließlich der Berücksichtigung von Nichtlinearitäten können Modelleigenschaften (z.B. Steifigkeit, Dämpfung, Reibung, Hysterese) sehr schnell und zielgerichtet ausgewählt werden.

Elastische Kupplung

•••• Modellierung hochelastischer Kupplungen inklusive nichtlinearer Steifigkeit und Hysterese

•••• Parametrierung über Nennmoment, verhältnismäßige Dämpfung, Nennwinkel/statische Steife und Bauform

•••• Automatische bauformabhängige Modellierung als Reifen-, Ringfeder-, Klauen-, Bolzen- oder Scheibenkupplung oder Modellierung per freier Definition durch den Anwender

Schaltkupplung

•••• Modell einer Lamellenschaltkupplung mit Berücksichtigung von drehzahl- und werkstoffabhängigen Reibverhältnissen (Auswahl aus Katalog von Reibpaarungen oder freie Vorgabe des Reibverhaltens)

•••• Öffnen und Schließen mit Zeitverhalten im Kraftanstieg (öffnet bei Überlastung)

•••• Automatische Berechnung von Steifigkeit / Dämpfung oder Eingabe dieser Werte durch den Anwender, vorgebbare Anpresskraft

•••• Möglichkeit der Modellierung als starre Kupplung (ohne Feder-Dämpfer-Verhalten)

Schaltkupplung mit Torsionsdämpfer

•••• Modell einer Kfz-Schaltkupplung mit Berücksichtigung von drehzahl- und werkstoffabhängigen Reibverhältnissen als Weiterentwicklung der Schaltkupplung

•••• Berücksichtigung der Drehträgheiten der Primär- und der Sekundärseite sowie der Kupplungsscheibe

•••• Abbildung des Hystereseverhaltens des Torsionsdämpfers

Zweimassenschwungrad

•••• Modell eines Zweimassenschwungrades

•••• Berücksichtigung der Drehträgheiten der Primär- und der Sekundärseite

•••• Abbildung des Hystereseverhaltens

Fliehkraftkupplung

•••• Modell einer automatisch schaltenden Fliehkraftkupplung

•••• Berücksichtigung der Gewichte, der Zentripetalfedern (Zugfedern an den Gewichten in Radialrichtung), der Anschläge sowie der Trägheiten der Kupplungshälften

•••• Drehzahlabhängiges Schließen der Kupplung durch Kraftschluss über Reibkontakte zur Kupplungsglocke

•••• Vorspannen der Zentripetalfedern an einem Anschlag

Kreuzgelenk

•••• Modell einer Kreuzgelenk-Kupplung zum Ausgleich von Winkelversätzen zwischen Wellen

•••• Berücksichtigung des Beugungswinkes und der entstehenden Drehungleichförmigkeiten

•••• Wahlweise starr oder Elastisch, jeweils mit und ohne Verdrehspiel

Hydrodynamische

Kupplung

•••• Modell einer Hydrodynamischen Kupplung (> Viskokupplung, Föttinger-Kupplung)

•••• Modell basiert auf einem Kupplungskennfeld (parametrierbar)

•••• Berücksichtigung der Ölträgheit

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Übertragungselemente Die Elemente der Bibliothek „Übertragungselemente“ berücksichtigen weitaus mehr als nur einen ro-tatorischen Freiheitsgrad im Sinne der klassischen Drehschwingungsanalyse. Durch den Anschluss weiterer Elemente (z.B. aus der Translatorischen oder Rotatorischen Mechanik (1D)) an die ent-sprechenden Freiheitsgrade werden Wellen- und Lagersteifigkeiten sowie Vorspannungen erfasst. Die Modellelemente können sowohl für elastische als auch starre Antriebskomponenten eingesetzt werden. Das Spiel wird nach Bedarf mit einem idealen Anschlag (plastisch, elastisch oder mit Stoß-faktor) abgebildet.

Zahnradstufe

•••• Modellierung des elastischen Zahneingriffs in Stirnradgetriebestufen

•••• Berücksichtigung von Zahnsteifigkeit, Steifigkeitsschwankung, Drehflankenspiel und Dämpfung

•••• Abbildung eingriffsabhängiger Steifigkeitsschwankungen

•••• alternativ starre Modellierung des Zahneingriffs und Berücksichtigung des Spiels nach den Stoßgesetzen

•••• optional Dämpfung im Verzahnungsspiel

•••• Berücksichtigung von Verlusten im Zahnkontakt und in den Radlagern (Wirkungsgrade)

Kegelradstufe

•••• Modellierung des Zahneingriffs analog zur Zahnradstufe

•••• beinhaltet zusätzliche Anschlüsse zur Berücksichtigung der Neigung der Räder infolge der Kräfte im Zahneingriff

•••• berücksichtigt Gerad-, Schräg- oder Bogenverzahnung

•••• alternativ starre Modellierung und Berücksichtigung des Spiels im Zahneingriff nach den Stoßgesetzen

Zahnstangengetriebe


•••• beinhaltet zusätzliche Anschlüsse zur Berücksichtigung der Radneigung und der Lagerverschiebung der Zahnstange infolge der Kräfte im Zahneingriff

•••• Achsenwinkel vorgebbar

•••• Berücksichtigung der Reibung zwischen den Zahnflanken (z.B. wenn der Achsenwinkel ungleich null ist)

•••• Variabler Schrägungswinkel der Zahnstange vorgebbar (Anwendung z.B. bei Kfz-Lenkgetrieben)

•••• alternativ starre Modellierung und Berücksichtigung des Spiels im Zahneingriff nach den Stoßgesetzen

Schneckengetriebe

•••• 90°-Scheckengetriebe


•••• Selbsthemmung

•••• Zusätzlicher Anschluss zur Berücksichtigung der Schneckenneigung infolge der Kräfte im Zahneingriff

•••• alternativ starre Modellierung des Zahneingriffs (Berücksichtigung des Zahnkontakts nach den Stoßgesetzen, inkl. Flankenwechsel und Spiel)

Kugelgewindetrieb

•••• Modell eines Gewindetriebes (z.B. Kugelgewindetrieb)

•••• Berücksichtigung der Feder-Dämpfer-Spiel-Eigenschaften auf translatorischer und/oder rotatorischer Seite

•••• steigungsabhängige Übersetzung

•••• alternativ starre Modellierung mit translatorischem und/oder rotatorischem Spiel sowie idealem Anschlag

Riemenstufe

•••• Modellierung einer Riemenstufe unter Berücksichtigung der sich aus der Geometrie ergebenden Übersetzung

•••• automatisch, lastabhängige Ermittlung und Berücksichtigung welcher Trum trägt

•••• Zahn- und andere Riemen abbildbar

•••• Parametrierung über Prüfkraft / Durchbiegung oder direkte Eingabe der Steife

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CVT (Bandgetriebe)

•••• Starres Modell eines CVT-Bandgetriebes (ohne Verluste, konstante Bandlänge)

•••• Berücksichtigung der Trägheiten und Massen der Riemenscheiben und des Bandes sowie deren veränderliche Auswirkungen

•••• Berechnung der Drehgeschwindigkeitsübersetzung zwischen den Riemenscheiben und des Verschiebungsverhältnisses zwischen den axial beweglichen Scheibenhälften basierend auf den veränderlichen Getriebeteilgeometrien

•••• Bestimmung der Drehübersetzung im Modell durch axiales Verschieben der beweglichen Scheibenhälften

•••• Wahlweise Vorgabe der Scheibendurchmesser, der Bandlänge, oder der Anfangsübersetzung

Kurbeltrieb

•••• Modell einer Schubkurbel

•••• Berücksichtigung der Feder-Dämpfer-Spiel Eigenschaften des Pleuels

•••• alternativ starre Modellierung und Berücksichtigung des Spiels nach den Stoßgesetzen

Differenzialgetriebe

•••• Modellierung der Dynamik eines Differenzialgetriebes

•••• Berücksichtigung der Feder-Dämpfer-Spiel-Eigenschaften des Getriebes

•••• alternativ starre Modellierung und Berücksichtigung des Spiels nach den Stoßgesetzen

Planetengetriebe

•••• Modell eines Planetengetriebes

•••• Mehrstufige Planetengetriebe durch Kombination von Einzelelementen aufbaubar

•••• Zwei- und Dreiwellenbetrieb

•••• Berücksichtigung der Feder-Dämpfer-Spiel-Eigenschaften des Getriebes

•••• alternativ starre Modellierung und Berücksichtigung des Spiels

Ravigneaux-Satz

•••• Modell eines Ravigneaux-Satzes (Planetenradgetriebe), wie er z.B. in Kfz-Automatgetrieben verwendet wird

•••• Vorgabe der Standübersetzungen oder alternativ der Zähnezahlen

•••• Zwei-, Drei- und Vierwellenbetrieb

•••• Berücksichtigung der Feder-Dämpfer-Spiel Eigenschaften getrennt für beide Getriebeseiten

•••• alternativ starre Modellierung und Berücksichtigung der Spiele

Simpson-Satz

•••• Modell eines Simpson-Satzes (Planetengetriebe), wie er z.B. in Kfz-Automatgetrieben verwendet wird

•••• Vorgabe der Standübersetzungen oder alternativ der Zähnezahlen

•••• Zwei-, Drei- und Vierwellenbetrieb

•••• Berücksichtigung der Feder-Dämpfer-Spiel Eigenschaften getrennt für beide Getriebeseiten

•••• alternativ starre Modellierung und Berücksichtigung der Spiele

Gelenkwelle

•••• Modell einer Gelenkwelle (> Kardanwelle)

•••• Berücksichtigung der Wellen- und Flanschträgheiten

•••• Verschiedene Möglichkeiten der Steifigkeits- und Dämpfungsparametrierung

•••• Berücksichtigung der Gelenkspiele und -beugungswinkel und des nichtlinearen Übertragungsverhaltens der Gelenke

Rad-Boden-Kontakt

•••• Modell zur schlupfbehafteten Abbildung eines Rad-Boden-Kontaktes (> siehe auch Rad-Boden-Kontakt, Bibliothek Antriebstechnik MKS)

•••• geeignet für Kraftfahrzeug- und Schienenfahrzeugmodelle zur Untersuchung der Traktion auf dem Untergrund

•••• Parametrierung einer Schlupfkennlinie

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Drehmomentwandler

•••• Kennlinienbasiertes Modell eines Drehmomentwandlers, wie sie beispielsweise in Kfz-Automatgetrieben zum Einsatz kommen

•••• Berücksichtigung der Turbinenrad- und Pumpenradträgheit

•••• Abbildung der Überbrückungskupplung und des Schubfreilaufes

Planetengetriebe Die Bibliothek „Planetengetriebestrukturen“ enthält Modeltypen zur Modellierung stirnradver-zahnter Planetengetriebe. Alle Planetengetriebe lassen sich auf diese Modelltypen, die die kinematischen und kinetischen Zusammenhänge zwischen einem Zentralrad, einem Planetenrad und dem Planetenträger beschreiben, zurückführen. Die Kombinationen dieser Strukturen mit den Trägheiten und Massen der Getriebeteile ermöglicht die Modellierung von Planetengetrieben beliebiger Ausführung – beispielsweise auch Wolframsätze oder Ravigneaux-Sätze.

Kräfte, Bewegungsgrößen und Parametererregungen lassen sich effizient analysieren. Die Elemente besitzen Anschlüsse zur Abbildung elastischer Lager, starrer Befestigungen und Vorspannungen. Es können sowohl Steifigkeitsschwankungen im Zahneingriff als auch Flieh- und Unwuchtkräfte am Zentralrad (Sonne oder Hohlrad), am Planetenträger und am Planeten berechnet werden.

Basisstrukturen stirnradverzahnter Planetengetriebe

•••• Modellierung umlaufender Planetenräder

•••• Einzelne Basisstrukturen bilden den elastischen oder starren Zustand zwischen

o zwei außenverzahnten Stirnrädern (Zentralrad, Planetenrad),

o innenverzahntem Zentralrad (Hohlrad) und außenverzahntem Planetenrad oder

o außenverzahntem Zentralrad und innenverzahntem Planetenrad (Hohlrad) ab

•••• Alle Elementtypen bilden die elastische oder starre Verbindung (Planetenlagerung) zwischen Planet und Planetenträger ab

•••• Alternativ starre Modellierung, getrennt für Zahnkontakt und Planetenlagerung

•••• Berücksichtigung der Spiele nach den Stoßgesetzen

•••• Flieh- bzw. Unwuchtkräfte am Planeten- bzw. Zentralrad und am Planetenträger

•••• Zahnkontaktmodell analog zur Zahnradstufe

•••• Berücksichtigung von Verlusten im Zahnkontakt und in den Radlagern (Wirkungsgrade)

Mittels Animationskörpern visualisiertes Modell eines Ravigneaux-Satzes

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Zubehör (Antriebstechnik) Die Bibliothek „Zubehör“ (Antriebstechnik) enthält Elemente die den Aufbau von Triebsträngen ver-einfachen.

Zur Ermittlung des Stützmoments, das auf das Gehäuse eines Drehmassensystems (Motor, Getriebe, Kegelgetriebe, Differential usw.) wirkt gibt das Element Abstützung. Es überlagert gleichzeitig die Drehbewegung des Gehäuses der Drehbewegung des Drehmassensystems, so dass die Wechselwirkung zwischen Wellenstrang und Gehäuse abgebildet ist. Man kann das Element sowohl in reduzierten Antriebssträngen als auch in Antriebssträngen mit physikalischen Parametern verwenden.

Das Element Wellenabschnitt dient der effizienten Modellierung von Wellen. Es beinhaltet ein Zwei-massenmodell. Trägheit, Steifigkeit und Dämpfung werden vom Element selbst anhand vorgebbarer Geometrie- und Materialeigenschaften bestimmt.

Beide Elemente lassen sich optional als starr oder als elastisch definieren.

Abstützung

•••• Universelles physikalisches Modell zur Abbildung von Stützmomenten in rotatorischen Systemen (z.B., Motor-Getriebe-Verband, Getriebe, Torsionsschwingerketten)

•••• Wechselwirkung zwischen Wellenstrang und Gehäuse

•••• Starre oder elastische Abstützung

•••• Berücksichtigung der inneren Massenträgheitsmomente

•••• Optionale Berücksichtigung reduzierter Triebstränge

Wellenabschnitt

•••• Freies 2-Massen-Modell eines Wellenabschnittes

•••• Vorgabe der Geometrie und des Materials: Element berechnet sich selbstständig Trägheit, Steifigkeit und Dämpfung

•••• Optional / Alternativ: Vorgabe der Trägheit, Steifigkeit oder Dämpfung

•••• Berücksichtigung zusätzlicher Trägheiten an den Wellenenden (z.B. von Flanschen)

•••• Optional: starre Modellierung

•••• U. a. Berechnung des Torsionsmomentes und der Torsionsspannung

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Synchronisierungen Die Bibliothek „Synchronisierungen“ bietet dem Anwender Modelltypen zur Abbildung von Synchronisiereinrichtungen oder Klauenschaltungen, wie sie beispielsweise in Schaltgetrieben verwendet werden.

Anwendungsgebiete der Modelltypen sind Schaltgetriebemodelle, die während der Simulation schalten müssen bzw. wo der Schaltvorgang selbst Untersuchungsgegenstand ist. Die Modelle stellen fest ob und unter welchem Winkel Zahnkontakt auftritt. Die Zähne können zurückgewiesen werden und überspringen, womit die Voraussetzungen für Komfortuntersuchungen gegeben sind. Erster und zweiter Druckpunkt (auch mehrfach auftretend) sowie Rückdrehen und Freiflugphase nach dem Überwinden der Sperrverzahnung sind ebenfalls simulierbar.

Klauenkupplung

•••• Modell einer schaltbaren Klauenkupplung

•••• Modellierung der Kontakte an Sperr- und Kupplungsverzahnungen von Synchroneinrichtungen oder Klauenschaltungen

•••• Eingabe verschiedener Zahn- (Klauen-) Geometrien (basierend auf drei Grundformen) inklusive von Hinterschnitten

•••• Steifigkeit und Dämpfung am Zahn in Normalenrichtung sowie Reibung am Zahn in tangentialer Richtung

•••• Automatisches Festellen ob und an welchen Flanken sowie unter welchem Winkel die Zähne Kontakt haben bzw. aneinander gleiten (getrennte Betrachtung von linken und rechten Zahnflanken)

•••• Ermittlung und Berücksichtigung des Spiels in Abhängigkeit vom Eingriffsfortschritt

Borg-Warner

Synchronisierung (einseitig)

•••• Modell einer einseitigen Synchronisiereinrichtung des Typs Borg-Warner

•••• Parametrierung als Einfach- oder Mehrfachsynchronisierung

•••• Translation und Rotation der Schiebemuffe, der Synchronringe und des Losrades

•••• Berücksichtigt die Vorsynchronisationskraft, die Verzahnungen für Sperren und Kuppeln (> Klauenkupplung) sowie die Reibkonen für den Drehzahlangleich

•••• Erfassen der Zahngeometrien, der Steifigkeit und der lastabhängigen Reibung am Zahnkontakt (> Klauenkupplung)

•••• Das Modell bildet die üblichen Vorgänge beim Synchronisieren (Drehzahlangleich) und Schalten eines Ganges detailliert ab: Vorsynchronisieren, Synchronisieren sowie Sperren, Durchschalten und Einkuppeln

Borg-Warner

Synchronisierung (zweiseitig)

•••• Modell einer zweiseitigen Synchronisiereinrichtung des Typs Borg-Warner

•••• enthält zwei einseitige Borg-Warner-Synchronisierungen > getrennte Modellierung, Parametrierung und Analyse beider Seiten

•••• enthält Trägheiten der Schiebemuffe und der Synchronnabe

•••• Berücksichtigung der Keilwellenverzahnung zwischen Synchronnabe und Schiebemuffe

•••• Abbildung der Reibung zwischen Schaltgabel und Schiebemuffennut

Die Modelle sind vom Anwender erweiter- und editierbar. So lassen sich komfortabel weitere Syn-chronisierungssysteme, wie beispielsweise Mercedes-Benz-, Porsche- oder Hebel-Systeme abbilden.

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Verbrennungsmotoren I SimulationX stellt mit der Bibliothek „Verbrennungsmotoren I“ eine Vielzahl von Elementtypen zur Modellierung von Verbrennungsmotoren in Triebstrang- oder Komponentensimulationen zur Verfügung. Dazu gehören Modelltypen zur Abbildung der Erregung (Fourierkoeffizienten, Zylinderdruckverläufe, Motorkennfeld), starre od. elastische Reihenzylinder oder V-Zylinderpaare sowie komplette, detaillierte Motormodelle (Diesel oder Benzin, 2-Takt und 4-Takt).

Mechanische Zylinderstrukturen

•••• Mechanische Strukturen für Reihenzylinder (links) und V-Zylinderpaare (rechts)

•••• Modellierung des Schubkurbelmechanismus zwischen Kurbelwellenkröpfung und Kolben (starre Pleuel)

•••• Berücksichtigung der oszillierenden Masse

•••• Anschlüsse für Erregerstrukturen sowie weitere Kurbelwellenstrukturen

•••• Berücksichtigung geschwindigkeitsabhängiger Verluste an der Kröpfung (z.B. Ölwannen-Planschverluste)

Reihenzylindermodelle mit verschiedenen Erregungsstrukturen

•••• Kennlinien- oder kennfeldbasierte Modellierung des Verbrennungsprozesses

•••• Einspritzungsabhängige Interpolation zwischen zwei Lastzuständen (z.B. Volllast und Schleppen)

•••• Parametrierung der Erregung mit winkel- und geschwindigkeitsabhängigen Druck- bzw. Momentenkennfeldern, -kurvenscharen und Fourier-Koeffizientenfeldern

V-Zylindermodelle mit verschiedenen Erregungsstrukturen

•••• Funktionalität analog zu den Reihenzylindermodellen

•••• Parametrierung des Zylinderdruckes bzw. des Erregermomentes getrennt für beide Bänke in V-Zylinderpaaren > Möglichkeit zur Analyse von Zündaussetzern

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Motormodelle

•••• Motormodelle enthalten oben aufgeführte Zylindermodelle als Substrukturen

•••• Abbildung des motorinternen Schwingungsdämpfers und des Kurbelwellenzapfens

•••• Parametrierung über den Eigenschaftsdialog des Modells (Motorparameter, Kennfelder und Kennlinien zur Erregung, Daten zur Geometrie und der Motorsteuerung)

•••• Enthalten kennlinienbasierte Erregermodelle mit Kennlinien für Volllast- und Schleppen

•••• Signalorientierte Abbildung der Motorsteuerung > Berechnung der Einspritzung in einem Motorkennfeld abhängig von der Gaspedalstellung und der Kurbelwellendrehzahl

Mit den Modellen lassen sich Drehschwingungen, Zündaussetzer und verschiedenen Lastregime simulieren. Im Unterschied zum Modell Verbrennungsmotor aus der Bibliothek „Motoren“ erfolgt bei diesen Modellen eine Berücksichtigung der elastischen oder starren Kurbelwelleneigenschaften. Dabei ist jeder Zylinder mit seiner Erregung einzeln modelliert. Es werden die Ungleichförmigkeiten der Momente infolge der Verbrennung und des Verdichtens sowie die Abhängigkeit der Momente von Drehzahl, Einspritzung und Kurbelwellenstellung erfasst. Trägheit, Steifigkeit und Dämpfung der Kurbelwellenkröpfungen sowie der Einfluss der oszillierenden Massen sind ebenfalls enthalten.

Die Zylinder- und Motorenmodelle sind vom Anwender erweiter- und editierbar. Sie sind als Vorlagen zum Erstellen eigener Modelle verwendbar. Die Motormodelle sind als Beispiele für eine einfache effiziente Modellierung zu verstehen. So lassen sich komfortabel spezielle Berechnungsaufgaben erfüllen.

Beispiel: Modell des Vierzylinder-Reihenmotors

om - v 1 0 E ng ine 1

4 000

4 500

5 000

5 500

6 000

6 500rpm

0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8

s

Engine speed

Te - v 6Engine1

-3

-2

-1

0

1

2

3

4Nm

0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2

s

Excitation torque

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Verbrennungsmotoren II SimulationX stellt mit der Bibliothek „Verbrennungsmotoren II“ weitere Elementtypen zur Modellier-ung von Verbrennungsmotoren in Triebstrang- oder Komponentensimulationen zur Verfügung.

Der Erwerb der Bibliothek „Verbrennungsmotoren I“I umfasst auch alle Elementtypen der Bibliothek „Verbrennungsmotoren I“. Die Elemente beider Bibliotheken lassen sich in eigenen Modellen beliebig kombinieren.

Die Bibliothek „Verbrennungsmotoren I“I enthält Modelltypen zur dynamischen Berechnung der Erregung aus der Verbrennung im Zylinder. Die Verbrennung im Zylinder wird nach dem Ansatz von VIBE abhängig von eingespritzter Kraftstoffmenge, Kröpfungsstellung und weiteren Parametern ermittelt. Eine Vorgabe von Druck- oder Momentenkennfeldern, wie in „Verbrennungsmotoren I“ ist somit nicht mehr notwendig. Weiterhin beinhaltet die Bibliothek ein Element zur Motorsteuerung.

Elemente aus Verbrennungsmotoren I

•••• Beschreibung siehe Abschnitt Verbrennungsmotoren I

Reihen– und V–Zylindermodelle

•••• Modellierung des Verbrennungsprozesses nach dem Ansatz von VIBE

•••• Interne Berechnung des Zylinderdruckes in Abhängigkeit von Kröpfungsstellung und der eingespritzten Kraftstoffmenge > Abbildung aller Lastzustände von Volllast bis Schleppen

•••• Interne Berechnung der Zylinderverluste, z.B. infolge der Zylinderwandreibung

•••• Parametrierung mit geometrischen, .mechanischen und thermodynamischen Werten

•••• Parametrierung der Verbrennungsdaten in V-Zylinderpaaren separat für jede Bank > Möglichkeit zur Analyse von Zündaussetzern

VIBE–Brennfunktion

•••• Modell zur Abbildung / Berechnung der VIBE-Brennfunktion

•••• ist in den oben aufgeführten Zylindermodellen enthalten

•••• Möglichkeit zu separaten Berechnung der Zylinderdruckes für jeden Zylinder

•••• Verschiedene Anschlussmöglichkeiten an signalorientierte Modellstrukturen

EDC (Elektronisches Dieselmotor–Steuergerät)

•••• Modell zur Abbildung eines Dieselmotor-Steuergerätes (Electronic Diesel Control)

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•••• Berechnung der Einspritzung abhängig von der Stellung des Gaspedals

•••• beinhaltet Leerlaufregler, Enddrehzahlregler und Volllastbegrenzung

•••• Ermittlung der Kraftstoffmenge und des Zündbeginnwinkels

•••• Vorgabe der Steuergerät-Kennfelder

•••• Einsatz in Motormodellen (auch in Verbindung mit den oben aufgeführten Zylindermodellen)

Motormodell

•••• Modell eines Sechszylinder-Reihenmotors der oben aufgeführte Zylindermodelle und das Steuergerätmodell als Substrukturen enthält

•••• Abbildung des motorinternen Schwingungsdämpfers und des Kurbelwellenzapfens

•••• Parametrierung über den Eigenschaftsdialog des Modells

•••• Berechnung der Erregung in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung

•••• geeignet zum Einsatz in Triebstrangmodellen oder zur Komponentenanalyse

Die Zylinder- und Motorenmodelle sind vom Anwender erweiter- und editierbar. Das Motormodell ist ein Beispiel für eine einfache effiziente Modellierung um zu demonstrieren, wie komfortabel sich spezielle Berechnungsaufgaben erfüllen lassen.

Beispiel: Modell des Sechszylinder-Reihenmotors