There is a transient fueling advant

There is a transient fueling advantage for waiting until the
intake valve nearly closes before injecting a given cylinder’s
fuel, but if the injector is still open after the valve closes, part
of the fuel will have to wait in the intake port for nearly two
revolutions until the valve opens again. This contributes to
transient air/fuel ratio errors.
There is often a steady-state fueling advantage to injecting
fuel after the intake valve closes so it has the longest possible
residence time in the intake port. This allows more time for
the fuel to vaporize in the vicinity of a hot intake valve and can
sometimes lower steady-state emission levels.
The two strategies are diametrically opposed to one
another making it difficult to determine the best time to inject
fuel relative to the intake valve closing. The engine and
control system model can be used to help evaluate fueling
strategies related to transient air/fuel control and how it is
affected by injection timing. The following MATLAB script
file shows how the engine and control system model shown in
Fig. 1 can be executed within a loop to determine the effect of
varying SOItoIVC_deg:
clear % clear the workspace before starting
% define some global variables
global SOItoIVC_deg aferror x0 options
% load vehicle specific data into workspace
simspec
load initcond; % get initial conditions for states
% set fuel calculation flag
UseAMS=0; % 1=air-mass sensor, 0=speed-density
options=[1e-8,0.0001,0.001]; % set simulation options
for i=0:3
% initialize fuel injection parameter
SOItoIVC_deg=240*i;
% create a filename to store simulation results
filename=['SOI',int2str(i),'.mat'];
% simulate the engine and control system model
[t,x,yo]=rk45('engsim',[0.0,3.0],x0,options);
% save the results for later analysis
eval(['save ',filename,' y aferror']);
end
The above script file performs four separate simulations
of the engine and control system model (engsim.m) using a
Runge-Kutta integration algorithm. SOItoIVC_deg is varied
from 0 degrees up to 720 degrees in 240 degree increments.
The results of each simulation are stored in a different file as
follows:
SAE 950417 Weeks & Moskwa 3/24/95 -10-
Another m-file was written to load the results and plot the
intake port air/fuel ratio versus simulation time (shown in Fig.
24). In the first run the fuel is injected right as the intake valve
closes where it would remain in the port for nearly two
revolutions before the valve reopens. During the throttle
transient the air flow rate changes significantly during two
revolutions of the crankshaft. This effect contributes a
substantial portion of the air/fuel ratio error shown in the first
run. In the second run (where SOItoIVC_deg=240) the fuel
injection is completed at about the same time as the intake
valve closing. This helps to minimize the transient air/fuel
errors but does not allow the fuel as much time to vaporize in
the intake port. The third and fourth runs show that when fuel
is injected a significant time before the intake valve closes the
transient air/fuel errors will again increase. To help minimize
these transient air/fuel ratio errors, some injection strategies
control the end of injection relative to intake valve closure
rather than the start of injection.
Previous steady state engine testing has shown that
injection of fuel while the intake valve is open can lead to
increased emissions (due to poor vaporization and exhaust
backflow effects) but injection of fuel while the valve is closed
can lead to transient air/fuel ratio errors (which also leads to
increased emissions). An ideal strategy would be one that
could predict the air flow rate at the ports approximately two
crankshaft revolutions in the future and then inject the proper
fuel pulse (allowing for fuel dynamics) right after the intake
valve closes. This would allow the most time for fuel
vaporization but would not suffer from transient air/fuel errors
due to injection timing. An accurate prediction of future port
air flow rates would require a drive-by-wire throttle so the
engine controller could know the throttle’s trajectory over the
next two crankshaft revolutions. Then using an embedded
intake manifold model (similar to the one described in this
paper), the controller would predict future port air flow rates
as part of its fuel calculation. This is one of the authors’
current research topics and is more thoroughly described in
[4].
Fig. 24 illustrates a set of parametric runs showing the
effects of varying SOItoIVC_deg. A similar set of parametric
runs were performed where the values used for the fuel split
parameter (epsilon) and the slow fuel time constant (tauf) were
varied. These results are shown in Figs. 25 and 26. As epsilon
approaches a value of one (see fourth plot in Fig. 25) the liquid
fuel dynamics become negligible and most of the air/fuel error
is due to the pure time delay, ∆ T1 (see subsection on fuel
dynamics).

Kết quả (Việt) 1:

Có là một thoáng qua thúc đẩy lợi thế cho chờ đợi cho đến khi cácVan hút khí gần như đóng cửa trước khi tiêm chích một hình trụ nhất địnhnhiên liệu, nhưng nếu vòi phun vẫn mở sau khi các van đóng lại, một phầncủa nhiên liệu sẽ cần phải chờ đợi trong lượng cổng cho gần haicuộc cách mạng cho đến khi các van mở ra một lần nữa. Điều này góp phần vàothoáng khí/nhiên liệu tỷ lệ lỗi.Thường là một trạng thái ổn định thúc đẩy lợi thế để tiêm chíchnhiên liệu sau khi van hút khí đóng cửa vì vậy nó có thể dài nhấtthời gian cư trú ở intake port. Điều này cho phép nhiều thời gian hơnnhiên liệu để bốc hơi trong vùng lân cận một van hút khí nóng và có thểđôi khi thấp hơn mức phát thải trạng thái ổn định.Hai chiến lược xuyên tâm trái ngược với mộtkhác làm cho nó khó khăn để xác định thời gian tốt nhất để tiêmnhiên liệu so với lượng van đóng. Động cơ vàMô hình hệ thống kiểm soát có thể được sử dụng để giúp đánh giá tiếp nhiên liệuchiến lược liên quan đến kiểm soát thoáng khí/nhiên liệu và làm thế nào nó làbị ảnh hưởng bởi thời gian phun. Các kịch bản sau đây của MATLABtập tin cho thấy làm thế nào hệ thống điều khiển và động cơ mẫu Hiển thị trongHình 1 có thể được thực hiện trong một vòng lặp để xác định hiệu quả củaSOItoIVC_deg khác nhau:rõ ràng % rõ ràng sự việc trước khi bắt đầuxác định % một số biến toàn cầutoàn cầu SOItoIVC_deg aferror x0 lựa chọn% tải trọng xe cụ thể dữ liệu vào workspacesimspectải initcond; % nhận được các điều kiện ban đầu cho các tiểu bangthiết lập % nhiên liệu tính toán cờUseAMS = 0; % 1 = cảm biến khối khí, 0 = tốc độ-mật độtùy chọn = [1e-8,0.0001,0.001]; % thiết lập tùy chọn mô phỏngcho tôi = 0:3% khởi tạo tham số phun nhiên liệuSOItoIVC_deg = 240 * i;% tạo một tên tập tin để lưu trữ các kết quả mô phỏngfilename = ['SOI', int2str (i), '.mat'];% Mô phỏng các mô hình hệ thống động cơ và kiểm soát[t,x,yo]=rk45('engsim',[0.0,3.0],x0,options);tiết kiệm % các kết quả phân tích sau nàyeval (['lưu', tên tập tin,' y aferror']);kết thúcThực hiện các tập tin kịch bản ở trên bốn mô phỏng riêng biệtđộng cơ và kiểm soát hệ thống mô hình (engsim.m) bằng cách sử dụng mộtRunge-Kutta tích hợp thuật toán. SOItoIVC_deg khác nhautừ 0 độ lên đến 720 độ 240 độ mỗi.Các kết quả của mỗi mô phỏng được lưu trữ trong một tập tin khác nhau nhưsau:SAE 950417 tuần & Moskwa 3/24/95-10-M-tệp khác được viết để tải các kết quả và âm mưu làlượng port khí/nhiên liệu tỷ lệ so với thời gian mô phỏng (Hiển thị trong hình.24). trong lần đầu tiên chạy nhiên liệu được tiêm đúng như van hút khíđóng cửa nơi nó sẽ vẫn ở cảng cho gần haicuộc cách mạng trước khi mở lại các van. Trong gathoáng qua tỷ lệ lưu lượng máy thay đổi đáng kể trong haicuộc cách mạng của crankshaft. Hiệu ứng này góp phần mộtphần đáng kể của khí/nhiên liệu tỷ lệ lỗi hiển thị trong lần đầu tiênchạy. Trong lần thứ hai chạy (nơi SOItoIVC_deg = 240) nhiên liệutiêm xong tại về cùng một lúc như là lượngVan đóng. Điều này giúp giảm thiểu thoáng khí/nhiên liệulỗi nhưng không cho phép các nhiên liệu càng nhiều thời gian để bốc hơi trongintake port. Chạy thứ ba và thứ tư cho thấy rằng khi nhiên liệuđược tiêm một thời gian đáng kể trước khi van hút khí đóng cácthoáng khí/nhiên liệu lỗi một lần nữa sẽ tăng lên. Để giúp giảm thiểunhững thoáng khí/nhiên liệu tỷ lệ lỗi, một số chiến lược tiêmkiểm soát vào cuối phun tương đối với lượng van đóng cửathay vì bắt đầu tiêm.Trước đó trạng thái ổn định động cơ thử nghiệm đã chỉ ra rằngphun nhiên liệu trong khi van hút khí mở có thể dẫn đếntăng lượng khí thải (do nghèo bay hơi và khí thảihiệu ứng backflow) nhưng phun nhiên liệu trong khi các van này được đóng lạicó thể dẫn đến tỷ lệ thoáng khí/nhiên liệu lỗi (mà cũng dẫn đếntăng lượng phát thải). Một chiến lược lý tưởng sẽ là một trong đócó thể dự đoán tỷ lệ lưu lượng máy tại cảng khoảng haicrankshaft cuộc cách mạng trong tương lai và sau đó tiêm thích hợpnhiên liệu xung (cho phép cho nhiên liệu dynamics) ngay sau khi lượngVan đóng cửa. Điều này sẽ cho phép hầu hết thời gian cho nhiên liệubay hơi, nhưng sẽ không ảnh hưởng từ thoáng khí/nhiên liệu lỗido thời gian phun. Một dự đoán chính xác tương lai cảngtỷ lệ lưu lượng máy sẽ yêu cầu một ổ đĩa bằng dây ga do đóbộ điều khiển động cơ có thể biết quỹ đạo các ga trên cáctiếp theo hai crankshaft cuộc cách mạng. Sau đó bằng cách sử dụng một nhúngIntake manifold mẫu (tương tự như mô tả ở đâygiấy), bộ điều khiển sẽ dự đoán trong tương lai cảng máy chảy tỷ giánhư một phần của nhiên liệu tính toán của nó. Đây là một trong những tác giảđề tài nghiên cứu hiện tại và là kỹ lưỡng hơn được mô tả trong[4].24 hình minh hoạ một tập hợp các tham số chạy Hiển thị cáctác động của SOItoIVC_deg khác nhau. Một bộ tương tự như các tham sốchạy được thực hiện mà các giá trị được sử dụng để tách nhiên liệutham số (epsilon) và hằng số thời gian chậm nhiên liệu (tauf)đa dạng. Những kết quả này được thể hiện trong Figs. 25 và 26. Như là epsilonmột giá trị của một phương pháp tiếp cận (xem thứ tư âm mưu trong hình 25) chất lỏngnhiên liệu động lực trở nên không đáng kể và hầu hết khí/nhiên liệu lỗilà do sự chậm trễ thời gian tinh khiết, ∆ T1 (xem phụ nhiên liệuđộng lực học).

Kết quả (Việt) 2:

Có một lợi thế tiếp nhiên liệu thoáng qua để chờ đợi cho đến khi các
van hút gần đóng cửa trước khi tiêm một xi lanh được của
nhiên liệu, nhưng nếu phun là vẫn mở sau khi van đóng lại, một phần
của nhiên liệu sẽ phải chờ tại cảng vào cho gần hai
cuộc cách mạng cho đến khi van mở ra một lần nữa. Điều này góp phần
lỗi không khí / nhiên liệu tỷ lệ thoáng qua.
Thường có một trạng thái ổn định thúc đẩy lợi thế để tiêm
nhiên liệu sau khi van hút đóng vì vậy nó có thể dài nhất
thời gian cư trú tại cảng lượng. Điều này cho phép nhiều thời gian hơn cho
các nhiên liệu để bay hơi trong vùng lân cận của một van hút nóng và có thể
mức độ phát thải trạng thái ổn định đôi khi thấp hơn.
Hai chiến lược này đối nghịch với một
khác làm cho nó khó khăn để xác định thời gian tốt nhất để tiêm
xăng dầu so với lượng van đóng. Động cơ và
mô hình hệ thống điều khiển có thể được sử dụng để giúp đánh giá thúc đẩy
các chiến lược liên quan đến kiểm soát không khí / nhiên liệu thoáng qua và làm thế nào nó được
ảnh hưởng bởi thời gian tiêm. Các kịch bản sau đây MATLAB
tập tin cho thấy các mô hình động cơ và hệ thống điều khiển được thể hiện trong
hình. 1 có thể được thực hiện trong vòng một để xác định hiệu quả của
SOItoIVC_deg khác nhau:
rõ ràng% rõ ràng không gian làm việc trước khi bắt đầu
% xác định một số biến toàn cầu
toàn cầu SOItoIVC_deg aferror tùy chọn x0
dữ liệu cụ thể% xe tải vào không gian làm việc
simspec
initcond tải; % Có được điều kiện ban đầu cho các tiểu bang
% bộ tính toán nhiên liệu cờ
UseAMS = 0; % 1 = máy hàng loạt cảm biến, 0 = tốc độ mật độ
tùy chọn = [1e-8,0.0001,0.001]; % Tùy chọn thiết lập mô phỏng
cho i = 0: 3
% khởi tạo tham số phun nhiên liệu
SOItoIVC_deg = 240 * i;
% tạo ra một tên tập tin để lưu trữ kết quả mô phỏng
filename =; [ 'SOI', int2str (i), 'thảm.']
% Mô phỏng động cơ và hệ thống điều khiển mô hình
[t, x, yo] = rk45 ( 'engsim', [0.0,3.0], x0, tùy chọn);
% lưu kết quả để phân tích sau
eval ([ 'tiết kiệm', tên tập tin, 'y aferror' ]);
kết thúc
tập tin kịch bản trên thực hiện bốn mô phỏng riêng
của mô hình hệ thống động cơ và kiểm soát (engsim.m) sử dụng một
thuật toán tích hợp Runge-Kutta. SOItoIVC_deg được thay đổi
từ 0 độ đến 720 độ trong gia 240 độ.
Kết quả của mỗi mô phỏng được lưu trữ trong một tập tin khác nhau như
sau:
SAE 950.417 Weeks & Moskwa 3/24/95 -10-
Một m-file đã được viết để tải kết quả và cốt truyện
cổng lượng tỷ lệ không khí / nhiên liệu so với thời gian mô phỏng (hình.
24). Trong lần đầu tiên chạy nhiên liệu được bơm đúng như các van hút
đóng nơi mà nó sẽ ở lại cảng gần hai
vòng trước khi van mở lại. Trong các ga
thoáng qua những thay đổi tốc độ dòng chảy không khí đáng kể trong hai
cuộc cách mạng của trục khuỷu. Hiệu ứng này đóng góp một
phần đáng kể các lỗi tỷ lệ không khí / nhiên liệu thể hiện trong lần đầu tiên
chạy. Trong cuộc chạy đua thứ hai (nơi SOItoIVC_deg = 240) nhiên liệu
phun được hoàn thành vào khoảng cùng thời gian như uống
đóng van. Điều này giúp giảm thiểu không khí / nhiên liệu thoáng qua
lỗi nhưng không cho phép nhiên liệu nhiều thời gian để làm bốc hơi trong
các cổng nạp. Máy chạy thứ ba và thứ tư cho thấy, khi nhiên liệu
được tiêm một thời gian đáng kể trước khi van hút đóng
lỗi không khí / nhiên liệu thoáng qua sẽ lại tăng. Để giúp giảm thiểu
các lỗi tỷ lệ không khí / nhiên liệu thoáng qua, một số chiến lược tiêm
kiểm soát cuối tiêm so với đóng cửa van hút
hơn là sự bắt đầu của tiêm.
Trước ổn định thử nghiệm động cơ nhà nước đã cho thấy rằng
tiêm nhiên liệu trong khi các van hút mở cửa có thể dẫn để
khí thải tăng lên (do bay hơi và xả nghèo
chảy ngược hiệu ứng) nhưng phun nhiên liệu trong khi van được đóng lại
có thể dẫn đến sai sót không khí / nhiên liệu tỷ lệ thoáng qua (mà cũng dẫn đến
lượng khí thải tăng lên). Một chiến lược lý tưởng sẽ là một trong đó
có thể dự đoán tốc độ dòng chảy không khí tại các cảng khoảng hai
cuộc cách mạng trục khuỷu trong tương lai và sau đó tiêm thích hợp
xung nhiên liệu (cho phép động lực nhiên liệu) ngay sau khi uống
van đóng lại. Điều này sẽ cho phép nhiều thời gian nhất cho nhiên liệu
bay hơi nhưng sẽ không bị lỗi không khí / nhiên liệu thoáng qua
do thời gian tiêm. Dự đoán chính xác của cảng trong tương lai
tỷ lệ lưu lượng không khí sẽ yêu cầu một ổ đĩa bằng dây ga nên
bộ điều khiển động cơ có thể biết được quỹ đạo của ga qua
hai cuộc cách mạng trục khuỷu tới. Sau đó, sử dụng một nhúng
mô hình ống nạp (tương tự như mô tả trong
giấy), bộ điều khiển sẽ dự đoán lưu lượng cảng hàng không trong tương lai
như là một phần của tính toán nhiên liệu của nó. Đây là một trong các tác giả
đề tài nghiên cứu hiện tại và được mô tả kỹ hơn trong
[4].
Hình. 24 minh họa một tập các tham số chạy cho thấy
ảnh hưởng của SOItoIVC_deg khác nhau. Một bộ tương tự của tham số
chạy được thực hiện nơi các giá trị sử dụng cho việc phân chia nhiên liệu
tham số (epsilon) và thời gian chậm nhiên liệu liên tục (tauf) là
đa dạng. Các kết quả được hiển thị trong hình. 25 và 26. Như epsilon
tiếp cận một giá trị của một (xem đồ thị thứ tư trong hình. 25) chất lỏng
động lực nhiên liệu trở nên không đáng kể và hầu hết các lỗi không khí / nhiên liệu
là do sự chậm trễ thời gian tinh khiết, Δ T1 (xem tiểu mục về nhiên liệu
động lực học ).