Kursinformation. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 9 Drivlina modellering. Drivlinans komponenter. Innehållsförteckning

Transkript

1 TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 9 Drivlina modellering Lars Eriksson - Kursansvarig Fordonssystem, Institutionen för Systemteknik Linköpings universitet larer@isy.liu.se November 8, 2016 Kursinformation Deadline 2A torsdag 17/10 ber om ursäkt för det onödiga stressmomentet... Kom förberedda till datorsalstillfället Gå igenom förberedelseuppgifterna Få koll på ekvationerna Viktigaste i rapporten är att vi ser att ni fått rätt modellparametrar Föreläsningsflytt On 16/11, Fr 18/11, Reduction in C w [%] Truck 3 Truck 2 Lead Truck Truck 3 Truck 2 Lead Truck Distance in convoy [m] Innehållsförteckning Drivlinans komponenter Drivlina Översikt Wheel Drivlina Modellering Engine Driveshaft Drivlina Dynamiska förlopp Final drive Drivlina Utblick Transmission Propellershaft

2 Drivlinans roll Innehållsförteckning Drivlina Översikt Övergripande mål vid forskning och utveckling av framtidens fordonssystem. effektivt arbete låga emissioner körbarhet säkerhet Vilken betydelse har drivlinan i dessa sammanhang? Drivlina Modellering Drivlina Dynamiska förlopp Drivlina Utblick Drivlinans komponenter Engine Wheel Driveshaft Final drive Me x ICE θe Me flywheel θ Mtrans i disc θc Mc θc Mc torsion θt Mc Transmission θp Mp bt θp θp Mp Propeller shaft θf Mp Final drive θd Md Transmission Propellershaft θd Md Drive shaft θw Md bf θd Wheel v rw (ma + Fr + Fa +Fg + Fb)rw

3 Fa Enkelt exempel Illustrerar följande viktiga idéer: friläggning av komponenter i drivlina systematik fordonets massa som effektivt tröghetsmoment spegling av tröghetsmoment med i 2 Fr α Fg m g Fw Stel drivlina En massemodell Egenskaper Innehållsförteckning Drivlina Översikt Stel drivlina Kopplar ihop motor och fordon Motor, drivlina, fordon En massa Användningsområden Drivlina Modellering Drivlina Dynamiska förlopp Drivlina Utblick Kopplar ihop ett fordons väglast med arbetspunkt i motormappen Bränsleförbrukningssimulering Accelerations simulering...

4 Ett exempel: Scania 144L lastbil 14 liter V8 turbo diesel, 530 Hp, max-moment 2300 Nm. In-line fuel injection pump system. 14 växlar, retarder, OptiCruise. m = kg. Scania 14 liter V8 DSC14 engine. Scania transmission with retarder OptiCruise automatic gear-shifting system. Egenskaper? Vad händer om man trampar gasen i botten på en låg växel? Vad händer om man trampar gasen i botten på lite högre växel? Mätgivare för hastighet hos θm Svänghjul (motorn) θm θt Växellådans utaxel θw Hjulen Measured Variables Variable Node Resolution Rate Engine speed, θm Engine ms Engine torque, Mm Engine 1% of max torque 20 ms Engine temp, Tm Engine 1 C 1 s Wheel speed, θw ABS ms Transmission speed, θt Transmission ms

5 Stegsvarsexperiment 1500 Engine torque Vi behöver nu en modell som fångar dessa egenskaper. Wheel [Nm] Engine Driveshaft Final drive Driveline speeds 250 [] Time, [s] Det gällde att hålla i sig! Transmission Propellershaft Fortsättning på Enkelt exempel Illustrerar följande viktiga idéer: torsionsmodellering val av tillstånd Me θe k c θw rwmg(f0 +sin(α)) Je +Jt/i 2 t +Jf/i 2 ti 2 f Jw +mr 2 w

6 (Jm + Jt /i 2 t + J f /i 2 t i2 f ) θm = Mm M fr:m (bt /i 2 t + b f /i 2 t i2 f ) θm k(θm/it i f θw )/it i f c( θm/it i f θw )/it i f (Jw + mr 2 w ) θw = k(θm/it i f θw ) + c( θm/it i f θw ) (bw + mcr2r 2 w ) θw 1 2 cw Aaρar 3 w θ2 w rw m (cr1 + gsin(α)) Torsionen i drivaxeln, motorvarvtalet och hjulvarvtalet används som tillstånd enligt. Experiment - stegsvar (egentligen hastigheter som trampsvar på gaspedalen) Två tillstånd mäts - ett är okänt Vilket är den viktigaste fysikaliska egenskapen som förklarar data Modellstruktursval Parameterskattning x1 = θm/itif θw, x2 = θm, x3 = θw 0.5 Driveshaft torsion,x1 = θe/itif θw rad Engine speed, x2 and θe Transmission speed, x2/it and θt Wheel speed, x3 and θw Är modellen perfekt? Vilken är nu den svagaste länken, dvs den viktigaste omodellerade effekt som behövs för att förklara data. Kopplingsdynamik? Kardandynamik? Sensordynamik? Olinjäriteter? Time, [s]

7 Sensordynamik inkluderad rad Driveshaft torsion,x1 = θe/itif θw Är modellen perfekt nu då? Det finns specialfall som kräver ännu nogrannare modeller Engine speed, ym and θe Transmission speed, yt and θt Wheel speed, yw and θw Time, [s] Exempel: Slag och såg. Automatisk farthållning i svagt nedförslut. Linjär koppling och torsion i drivaxlarna. Olinjär karaktäristik för kopplingen Torque mechanical stop θe θp θw kc2 Me kp kd rwmg(f0 +sin(α)) θc2 θc1 kc1 θe θc (clutch torsion) cp cd kc1 θc1 θc2 Je +Jt/i 2 t Jf Jw +mr 2 w kc2 mechanical stop

8 Ickelinjär koppling och torsion i drivaxelarna. Jm θm = Mm Mfr:m Mkc(θm θtit) cc( θm θtit) ( ) (Jt + Jf /if 2 ) θt = it Mkc(θm θtit) + cc( θm θtit) (bt + bf /if 2 ) θt 1 ( ) kd(θt/if θw ) + cd( θt/if θw ) if (Jw + mr 2 w ) θw = kd(θt/if θw ) + cd( θt/if θw ) Metodik för modellanvändning Enkel modell för reglerdesign Utförligare modell för verifierande simuleringar (bw + mcr2rw ) θw 1 2 cw Aaρar 3 w θ 2 w rw m (cr1 + gsin(α)) Innehållsförteckning Drivlina Översikt Drivlina Modellering Drivlinemodeller Avancerade tillämpningar Analys av (högre) resonansmoder Drivlina Dynamiska förlopp Drivlina Utblick

9 Drivlinemodeller Avancerade tilla mpningar Drivlinemodeller Avancerade tilla mpningar Analys och detektering av mista ndning (diagnos) Misfire och drivlineoscillationer blandas samman. Sammanfattning Vad har vi gjort under modelleringsarbetet? I Grundla ggande drivlinemodell (stelkroppsantagande,...). I Studium av riktiga ma tningar och deras avvikelse fra n den enkla modellen. I Utvidgade drivlinemodeller.