LeBerr

17
400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001 U.S.A. Tel: (724) 776-4841 Fax: (724) 776-0790 Web: www.sae.org SAE TECHNICAL PAPER SERIES 2006-01-3264 Modelling of a Turbocharged SI Engine with Variable Camshaft Timing for Engine Control Purposes F. Le Berr, M. Miche, G. Le Solliec and F-A. Lafossas IFP G. Colin LME Powertrain & Fluid Systems Conference & Exhibition Toronto, Canada October 16-19, 2006 Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

description

LeBerr

Transcript of LeBerr

400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001 U.S.A. Tel: (724) 776-4841 Fax: (724) 776-0790 Web: www.sae.org

SAE TECHNICALPAPER SERIES 2006-01-3264

Modelling of a Turbocharged SIEngine with Variable Camshaft Timing

for Engine Control Purposes

F. Le Berr, M. Miche, G. Le Solliec and F-A. LafossasIFP

G. ColinLME

Powertrain & Fluid SystemsConference & Exhibition

Toronto, CanadaOctober 16-19, 2006

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

The Engineering Meetings Board has approved this paper for publication. It has successfully completed SAE's peer review process under the supervision of the session organizer. This process requires a minimum of three (3) reviews by industry experts.

All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted, in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, or otherwise, without the prior written permission of SAE.

For permission and licensing requests contact:

SAE Permissions400 Commonwealth DriveWarrendale, PA 15096-0001-USAEmail: [email protected]: 724-772-4028Fax: 724-776-3036

For multiple print copies contact:

SAE Customer ServiceTel: 877-606-7323 (inside USA and Canada)Tel: 724-776-4970 (outside USA)Fax: 724-776-0790Email: [email protected]

ISSN 0148-7191Copyright © 2006 SAE InternationalPositions and opinions advanced in this paper are those of the author(s) and not necessarily those of SAE. The author is solely responsible for the content of the paper. A process is available by which discussions will be printed with the paper if it is published in SAE Transactions.

Persons wishing to submit papers to be considered for presentation or publication by SAE should send the manuscript or a 300 word abstract to Secretary, Engineering Meetings Board, SAE.

Printed in USA

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

���������

������������������ ��������������������������������� ���� ������ �� ������� ��� ���� ��������� ������� ����������� ������� ���� ���� �� �� ����� �������!� ������� �� ���������� � ����"� �������� #$�%� ������� ������������� ��������� ������� ���� ����� � �� � �� ����&'($��� �������� )���� ������ ��������� ���� ���������� ��� �� � �������� �!� ��� � �� ������� ����������� ���� ���� �������������)������ ��� ��������� ����� ����� ��� � ��� ������� ����� �������� ����� � �� ����*�������������� �� �������������� ��������������!����������������!�� ��������� ���������������!�� ����������������������� ��������������������������������"���� ���� � ������� +���,����!�� ��� �������� �� �� ���� ����!� ���� ���� ���������� �� � ������� ��������� ������� �� ������� ���� ���������� �������� �� ���� �������������

���� ����

$������ ������������ ����������� ��� ������ �� ���� ������������� ������������������� �����������������������������)������������������������������������������ ��������� ������������� !�������!�������������������������"���������#$�%������������ ����*� ��������� ��������� ������������� ������ ��-������ �� � ��������� ��������� ������� ��� �� ���� ���� � �!����� ���������� �� ������� ������� ���������!� �� � ����� �������.����������������������� ���������!�����������������!� ���������� ������� ������ �������� � ����� ���� ���� ��� ��������������� �������)���� ��� �������������!� ��������� ������ ��"����������� ����� ������������������������������������������������������

)�������*��������� � �������������� ��������������� ����� ���� ������ ��������� �� ����� ������������� ������������ )��� � ����� ��� �� �� �� &'($�������������� /��0� /�10� ����"�� �� ���� �23�(.4�.(� �����!��)���� �����!����� ������������������������������������ ��������������������������������������������� ��������� ����"������ ������ �� ���� �!��� ������� /�50�� &� ������������!� ��������� �� ��� � ��� ��������� � �� ������������������������������������� �������������6��

•� ��������� � �����������������������

•� ������� ��-�������!������# �������� ��� ������ ���-��������������-���������%�

•� ������� ������������� #�������� ����� ������������������������������**������������%�

•� ���������������� ������������(47���

•� ����

�������������!������������������� ��������������������������� �����������������������!���������������������� ��� ��������� �� �������)��� �23��������� ��� ������ ��� ������������ ���������� ���� ��� �����23� ����� � � �� +2'���� /�80� ������ ��� ��� ��������� ���������������

��� ����� ������� ���� ���������� � $�� ������� ��� ������ ��������� � ����� ���� ��������� ��������� � �� � ��� �������������)��� ���������� ������� ������� ���������!��������������������������� ���)������������������ ��� ����� ��� ����� �� � ��� �� ���� !� ������������ ��� �� ������ ����� �� � �� ���������� ���-�������� ��� ������ �������2����������� ��������������������������������� ���������� �������� ���� �������������������������� �� � ���� �������!� �� ����� ��� ��� �� ���� � ������

2006-01-3264

Modelling of a Turbocharged SI Engine with Variable Camshaft Timing for Engine Control Purposes

F. Le Berr, M. Miche, G. Le Solliec and F-A. Lafossas IFP

G. Colin LME

Copyright © 2006 SAE International

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

������������������ �������������������������!����������������9�������+��������)������#9+)%��)��������� ������� �� ���� 9+)� ��� ���� � �� �� ������ � ������������������������ �����"�����������������

�������� �����

)���� ����� ��������� ���� ����*� � ���������� � $�� ���������� ����� ���������� �����(������ ����*�������������������������������������-������������������������������ ���������$���������������������������������� ��������������������!���� ���� �������� � ��/�:0� /�;0��<�������������� ������"������������������� ������������� �������!� ������ � ������ ����������� =����� ��������-������������!��� �9+)������������������������� �� � ��� �� ������� ��������� ���������!� ��� ������ ��

������������������������������

(�������!��� 7(.&=>)�2:3��

.��������+!�� ���� 8�

?���/��0� @1�A�

$��"��/��0� @5�

+�������������� ���:�6���

>������������������� �/��0�

�8B�:�

(������������������/>0� ��@�

)������������!��� '������

�9<����9+�#9+)���%� ��C�+&�&)�+���1�C�&?�+�

(9<���(9+�#9+)���%� 5BC�+&�??�+���1BC�?)�+�

��������������������������������� ��� �

�)��� ������� ������������� ��� �������� � �� 2������ �� �� �)�������)���������� ����� �����!�� ��� �������$��������������� ������ ��-������ ������!� �� � �������������������)�������������������������������������������������� ������������� ��!������������������ �����"�� ������� �� � �� ������������������ ����� � ������������������������"����������������������������<������� �� �� ���� ����"�� ���� ����� �!����� ��������� ���� ������������������ ������������ ���� ���� �� ������� ����������������������

)���"��� ������������������������������� ��������-������� �� � ������������ ����������� ���� ������� ����,����� ������������������������������#9+)%� ���������������"���� �� �������������)����"�� ����!����������������������������� ����������������������������� ������������������������������6��

•� +��������������� �����������������������������!�� ��� ��� �� � � �� ������*�� ������������ �����������������

•� +��������������������������������������"��������� ��������������� ����� �������� ����������������������� ��!�� ������������������� �������� � "��"� �� � �� ������� ��������� ����������!�

•� 7� ������ �� ���� �������� ������ ���������� �!����������������"���������������

)���9+)���"��������������������������������������!������������������!����������������������"������������ ��C+&� &)�+� �� 5�C+&� ?)�+� �� � ���� ������ ������� ����������������1B�?)�+������&)�+��)�������!������������������������������������������������� ������� ��� �������� ��������������������<����� ������������������� ���� ��� �������� �� �������� ������� ������������������� ���� ��������������������,������� ������������������������� ���!��������������� �����������������9+)�������!��

����!���"������#����

)����������� ������������������������� ����2������1���

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

��

�������$������%������&��� %�������������'����%���������!%&���

)���� ����� ��������� ���� ��������� ����� ��� ������������ ������� ��������� ��� ����� ��� ����� � ����� �� ������!����� �������� ����������� #������� �������� ������������%������ ������������������������������������������� �����������"�����������������"���� ����������������� ���� �������� � ����� �,�������� ������� ���� �� ������������������ �������

4&$��D.&'�+�'<�(>>�.4�

)��������� ���������������5���������6� ������������������� � ���� �� � ������ ������� +������ ��������� ������ !������ ���������� ���� ��� � �� ������������� �������������� '���� �������� ������� �� � ����� �������� ������������ ������������ �������� ������� � ������ 2���������������� �� � ����� � ������� �������� ���� ��� ��"��� �������������

+D>�.�(7�E(&��'<�(>>�.4�

&��� �������������!������������� ��������� �� �������������������� ��!�������������-���������� ��������������� ������ ���� ����������!� ����������*����� �� ������������������ ��)���9+)����� �� ��!�������������������� ���� ���-��������������� ��"���� ����������� �����!���������

+<<>�.4�$D$)('�'<�(>>�.4�

)��� ������� ����� � �������� �������� ���� ����������� � ���� ����"������� � ������� �� ��)��������� ���������������������� ���������� ������������������������� ��������������������������������������� ��

'(+E&.�+&>�)7&.$'�$$�<.�'<�(>>�.4�

)��������!����������������������������������������������� ����� ��� ���������� � � �� ����"������ ������������������������������

)=7?<+E&74(7�'<�(>>�.4�

)��� ������������ � ����� �������� ��� ���� � ���������������F� ����� ����� � ������ ��������� ���������������"��������������������� ���"���������������������������������)���� �������� ����������������������������� ������� � ����� ����������������� ����������������������������������������������

��� �

������������ �����

����

����� ��� �����

����

�������(������%��������)������*��%�� ����

)���������������������������������-��������6��

•� )���������������������������&'($����������

•� )����������������������� ���������������������������������������������

•� )�� �������� ��������� ��� ���� ������ �*���#������� ����������������������%��

2������5�����������������������������������������������������������������������,���� ����������������������

)�������������������������������"���������������������� ���� ����� ����������������������������

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

�������+������%��������)%&����,�%)��� %��-����.����������-��������/�

E(&)�)7&.$2(7�'<�(>>�.4�

)��� ����� ���������� ��� ���� �������� ���� ��"��� ���� �������� ��� ��������� � ���� ��� ���� ��������� ������������� ���������� ����� � �������� ���� ������� � ����� ����������� /�A0� � �� �������� ��� �������� �� ��� ����������������������������������������/�@0��2���������������������������� � �� ������� ��������������� ��"��� ����������� ��� ����"�� �� � � ������ ����� �� �� � ��� �������� � ������ ����� )� �� ���*�� ���� �������!� �� � ������� ������������ ���������!� ������ ���������� ���������������������������������� ����������������������������� ������ �����������

3E(.<'(.<><4�+&>�+<'?=$)�<.�'<�(>>�.4�

' ��������������

&���������� ������������ ���������������������� ��������� �������+2'����������� ��/�B0� ����� �����23��������� ���23�+5��/���0�/���0�/��10�/��50��)����������������� �� #+2'%� ��� �� ���������� �� � ���� � ������ ������� ������� ��� ����� � � �� ������� )���� �������������������������������������� � ������������������������������������������� � ������������������$�����������&���������� ����2������:��������������� ������ ��� �������� � ��� ��� *���6� ���� ������ �� � �������������)������������������������� � ���������������� ���!� ����� �!��� #���� ����%�� )���� ����� ��� ����������������������������������� �������������� ������

)��� ����������,�������������� ������������������5������������ �� � �������� � �� ���������� ���� ,����� ����������!����������� ���������23�(.4�.(������!���

)������!������������6�

•� E���������� �����

•� 3������������� �����

•� 5������� �����6������������������ �������������

•� $���������������������

•� +!�� ����������������������

•� $������� ���� ����������� ������������������

�������0���%�������.��)������%���1�

)��� ������� ������������ �� ���� +2'���� ���������� �� ��� �������� � ��� /�80�� )����� �� ��� ���� � �� ����������� �� ���� ����� ��������� &�� ���� ���������� �� �������������� ���� ����� ��������� � ���������������� ����� � ������� ��� ������������� ���� �� ���� �� ���� ������������� �������� ���� ���������� ������ ���� ������������������ #����"���� �� ���� ����� �������%� ���� ���� ��� ��2����������������������������������������������������������!�� ���� ��������������������!�� ��������

)���"�����������*����������������������������������������� �� � ��� ������ �� =����� ����� ������������� ��������� ���� ���� �������� ������������ ��� ���� �!�� ��� ���������������������������������������� ��� ����������� ����������'���������� �G��"�/��80�����������

' ������������

��� ����� ��������� � ��� ;� ��������� ��!����� ������������� ����� ��� ����� � �� �������� ���� ���������� �������������� �� � ����������� ���� ������������ ���� �������������������"������ �����������������������)��������������������������������������������������������������� ����� ��������������������������������������!������������������������������������������������� �������

)��������������+2'����� ����!�������� �����������������#���� �:%���������������������������������������� � �� )����� ��������� ������ ���� ������!� ������������������������������� ���������� ���������� ���)������������������ ������"����������������������!�� ������������ ������ �� ����� ��������� ������ )���� ������ ��������������������� ���� � ��������������������:�� ��������������� ������������ ��� ��� ����;

��������������

)���� ��� ��� �� �������� �� ���� ��������� ���������!� �� �����������������������������

2������ ;� ����� �� ��������� �������� �!�� ��� ����������������� ��� ������� ��� ������ ����+2'�������������� � ��� )���� ��������� ���� ����� ��� �� 8�������������������5���������� �������� � �� #?'(3�������������;����@����%��

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

� �

?'(3�H�;������$&�H�5BC� ?'(3�H���������$&�H�51C�

�� �

?'(3�H��8������$&�H�1�C� ?'(3�H��@������$&�H���C�

�������2���%)���� %�����3�����%)�� ��%��)%&�����&��4����)������&����,5�(666���)/�

)���� ���������������������������������� ���,���������������������� ������������������� ���������������!������� ��2�����������������������������������������!� ��� ���� ���� �'(3� �� � ���� ����!�� ��� �� ����������(9<�������������������������!�� ����������� ���������������+���,����!�� ���������� � �������������� ������ ��������� ��!� ��� ���� ��� � ��� ����������� ��� ������ ����������� ��� �� ������ ���� � �'(3��)��� ��� ������ � ��� ���� ;

��� ���������� ��� ���

����������� ��� ����� ������� ���� �� ��� ����� �������� �����������������+�����!������������������������� �� �"�������F��� �������+2'����� ����������������������!������� ���� ��������!�������������������������������<��������������������"���������������� ������������������������� �������������� � �����������+2'���� ���������� �� �� ��� ������ ����� ��� ���!� ���������� ��������� �� ������� )��� ������������� �� ������� ��� ���� ������ �� ���� ���������������������������� ������ ��������� ���� !� ������ �� � ��������������������

7�"������������8�������#����

)����������� ������������������� �������������� !��������������������#@5%����������������������������������� �� ����A��� ���� ��::��� ������� � ��� ������������� ����� ��#)����1��2������A��� �2������@%��

(���������� � 2���A���������::�������

?'(3� 2�����������18�����

2���&����,������� 2����������:�

������$��������%.�%����������%�&���%� �

�������9��������� ���&�.%������������ ��&�%����������%�&���%� �

�������:���!�#�.%������������ ��&�%����������%�&�*��%� �

�>�"�� �� ����� �� �� ��� ����� ��������� ������ ���� �������� ���������������������� ����������������������"������� � ��������� �� � �������� �,��������� ����� ��� �����,�������� ����� �� � ��������� ������ )��� ����"�� ��������� � ���� ������������������������������ �� �������� ������������ ����"�� ����� � ��������� #2������ B%�� )��� ���-���� � ���� ����� ������ ���� �������� �,��������� �����#2��������%���

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

�������;��!%&��<�4����)����)��������=��)���.%�&���� �����%)���� %��.%������������ ��&�%���������

�%�&���%� �

��������6��!%&��<�4����)����)����.���<�����>��?�*���������%��%)���� %��.%������������ ��&�%���������

�%�&���%� �

)���� ��� ����� ���� � �������� �� ������� ���� �������� �� �� ���� ��������������� ����� ������������������������

&����������� �����

)���� ���������������� ��������������������������������� ������ � �� ���� ���� ������� �� ��������� ������# ��������� ��������� ���������� ����"�� ����� ���������� ����������� ��������������������������� %��

&�� ���� ��� ��������� ��������� ��������� ��� �������� � #2������ ��%�� ������� � �� ������� ���� ��� � ���������������� � ���������� �������� $��� ��������������� ��� ����� � �� ��������� ������ ����� � �������������������������������������������������#����5��������

����������������������%����������� ������ ���������������������� ������� #���� ��������� ������ ������������������������� ��%��

�����������!%&��<�4����)����)����&%3� ����)��%)��� %����� �����%)���� %��.%������������ ��&�

%����������%�&���%� �

)����� ������� ��� ���� ���� ������� � �� ��������� ��������� �� ��������� ��������� ����� �� � ��������� ��������� ��!����������� ����������

��������$��!%&��<�4����)����)��������=��)� �.�%3�������%)���� %��.%������������ ��&�%����������%�&�*

��%� �

2������ �1� ����� ����� ������������������� ������������� ���� ������������������������������"���������� ������$��� ����������������������� ��� ��� � ���������������������������������������� ��������������)���������� ��� ��������� �� ��������������������������� �������������������� �������� � ��� ��������

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

���� �� ���� ������ ��!������������� �� ������ ���� �������������� ������ ������������� ����������������������������� ���������� ������������������

��������(��!%&��<�4����)����)�����4��� ��)���.%�&���� �����%)���� %��.%������������ ��&�%���������

�%�&���%� �

7������ �������� � �� 2������ �5� ��� ���� ���� �������� �� ��������� ��� �������� ����������������� ������� ���������� ��������� ��!���������� ������ �����?��������� ����������������� ���������� ����������"���� �� ������ ����� � ��������� ��� ��������� �� ������!����������������� ����������������������� ����������������������������

��������+��!%&��<�4����)����)��������%�������� ���&��%)���� %��.%������������ ��&�%����������%�&�*

��%� �

�)��� ������������ ���� � �� ���� � �� ��� ��� ��� � ����������������� ���������� ����#2�������8%��)������� ��������������� ��� ������������������������ ������ ����

���� ���� � ���������� �������!� ��� �� ���� � *��������� ���� ������������������������������ ��������� ����!������������

&��������������� ���������!������������������������� ������������������ ���������������������������������������������� !������������������������+��������� ���� ����������� �����

)���� �������������������������������!�������������������������������������� ���'(3����������������� ���� ���������� ����#2�������:%����

��������0��!%&��<�4����)����!�#��%)���� %��.%������������ ��&�%����������%�&���%� �

���

��������2��!%&��<�4����)����)������ ����)��@����)����������%)���� %��.%������������ ��&�%���������

�%�&���%� �

��)��� ��������� � �� ��������� �� � � ��������� ��������������� ������������ �������&����� �������������!��������� ������� � � ������������������������

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

���� ����"������������������������ ��!� �����"�� �������� �� ������ ���� ������������� �� ���� ���������� ���)������������������������� ��+2'���� ��� ���� �� ��� ����� ������� ��������� �� ������������ ��� ��� ��� �������� � �� �� �������!� ���� ������� ����������������������������

)���2�������;����������� ������������ ������������ �� ��� �����������������5���!�����!��� #)�+%� ��������������$��� ����������������������� �������������� ������ ����� ������������ )��!� ���� ��� � ����� � �!������������ ������������� ���!���� �� �� ������ �� � ������� �������������� ��!���������� ��������� � ����������� ��"��� ���� ������� ��� ���� ���������� ��� #����������!��������� ���������%��

+�������

)����������� ��������!���� ��� ������������������ ��������� �� ������ �� ������� �������� 6� ���� ������������������� ���������� ������� � ����������� )����� ������������ ������������������������������������������ ��������� .������������ �� ��� ����� ��� ��������������� ��� ������ � ��� �� ��� ���� ����� �� !������ ��������������������������������

7�"��������������

)����������� �� ��� ����� ����� ��� ��� ���������� �� ������� �� ��� ���� ���� !������ ���������� (������ � ������������������������ ���������� ��������������������!���� �������������������� !�������������������������� )� ������� ������ ���������� ������� ����� �� ��� ����� ������ ���� ������������ ����� ��� ���������� ���������� ����� ����������������������������� ���� ������������������������� ���������������!��

��������9�������������=��)���.%�&���� ����&���������� �����

)����������� ������������������������� ����1���������)��������������"������� ��������������������������������;���������@�����#2�������A%��

)���� ����� ��� ������ � �� ���� ������� ������� ������������������������� �������1�:����� �����������"������������ ������������������������������!���!����� ��� ���� ����� �������� �������������������� !�������������������������!������������������ ��������������������

2������ �@� ����� ���� � � ���������� �������� ����� �� �� � ���� ���� �������� )��� ��������� ��� ����� ���������� ��� � ������� �� ���� ����� �� � �������� )���� � �������������������������"� ������������������� � ����������������#2�������B%��

��������:��!%&��<�4����)��������=��)���.%�&���� * �����%)���� %��&���������� �����

��������;��!%&��<�4����)��������%�������� ���&��%)���� %��&���������� �����

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

���� �"�� ���������������!����������!���"�

&�� ������������������������ ������������ �� ��� ��������������������������������������������������&����������� ������ ��� ����������� ������������������������!�������������������� �������������#7?4%������������ ��� ���� ����������� �� ���� ���� ��� ���� �!�� ��� ����9+�� ������� ��������� �� � � �������� ���������������� ��� ��� ��� ��������� �� "��� ����7?4� ��������� �������� ������ ���� ������� �������� ������ �� ���!� ��������������������������������������������

)���"�� �� ������������ �������� !���������� ������������� ���� ���� �������� ������� ����������� �� 7?4����������&�������������������������������������������������������!���������6�

•� )��� ���"� ���������������� ��� ���� ���������� ��������� � ������ ����� � ��������� �� � ����"������� ����������

•� )�������������� �

•� )���������������������

)������"���������� ��������� �������!���������� �6� ����7?4������ ����������������������"�������������������������������"�������������������������������������������������� ����"������� ���������� ���������� ����� ����� ����������� � ���������� �� ��������� �� ���� �����������������������"��������� ���������������

.������������������������������������������������������������� �����&�� ��� ��2������1����������������7?4� �������� ��������� ����� ���� ������� ���� � ������������ ��� �������� �������"���������� ��������� #2������1�%�� �� �� ����� ������ ����������������������� ������� ��� ���������� � ���� ���� � ������ �� ���� ����"�� �� ���)����������� ����������������� ���������������������������7?4������������������"��������������������

&�� ����� � �� ������������� ��� ��� ��������)���7?4��������� ������������� ��������������� �#2������11%����������� ���� ���"� ��������� �� ��� ��!� ����������� ���� ���������������������������������������� ������������ �#2������15%��)������"�������������������7?4���������������� ������������������������������������� ��������� +������!�� ���� ���� ����������� ����� ����������������������������� �������������������������������)��� ���� ����������� ����� ��� ���� ����������� �� ����"��������������������������� ������ �������������

�I

:I

��I

�:I

1�I

1:I

5�I

5:I

� ���� 1��� 5��� 8��� :��� ;���

������������ �

��

����

����

����

���

���

����

�������$6���� �&������������ �������? 1�������� ���&�,#���A�612�����B�%?������A�$6�C��/�

��8

��8:

��:

��::

��;

� ���� 1��� 5��� 8��� :��� ;���

������������ �

���

���

���

���

��

�������$������=���� ����? 1�������� ���&�,#���A�612�����B�%?������A�$6�C��/�

�I

�I

1I

5I

8I

:I

;I

AI

���� 1��� 5��� 8��� :��� ;���

������������ �

�� �&������������ � ����� ���?������������

�������$$���� �&������������ ��������&� ��?������������? 1�������� ���&�,#���A��1+�����B�%?������A�$6�

C��/�

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

����

���

��1

��5

��8

� ���� 1��� 5��� 8��� :��� ;���

������������ �

���

���

���

���

��

�������$(�����=���� ����? 1�������� ���&�,#���A��1+�����B�%?������A�$6�C��/�

)����������������������������������������������������������7?4� �������� ��� ���� ������ � ���&�� ��� �� ���� 7?4� ����� ���������� ����� ���� ����� ������������� ���������� #2������ 18%� �������� ���� ���"� ���������� ��� �������� ��� ��������������� �� ������ #� ����������� � ��������� ��� ����!� ������� ����� ����������%��)��� ������ ���������� ���� ������ ���� ��������� ����������� ���� � ������ �� ���� ����"�� �� ��� )����7?4� ����� ���������� �������� ��� ���� ����"�� ����� ��� ����� ��������� ���� ��������#2������1:%��

��I

�:I

1�I

1:I

5�I

�8� �5� �1� ��� � �� 1� 5�

������� ����������� !��

��

����

����

����

���

���

����

�������$+���� �&������������ ������? 1�7��?����)����%?������,#���A�61+�����B�������� ���&�A�$666���)/�

��

1�

5�

8�

�8� �5� �1� ��� � �� 1� 5�

������� ����������� !��

"���

��

����

���#��

����

�$%�

�������$0�����=��)� �.�%3������? 1�7��?����)����%?������,#���A�61+�����B�������� ���&�A�$666���)/�

&�������� ����������������� ����7?4�������� ����������"�� ����� ��� ����� ��� ��������� #2������ 1;� �� � 2������1A%��&��� �������7?4������������������ ������������������C+&���

+��� ��������������������������7?4���������,��������������������������������������������������������������� ����������������"���� ��#����� ��������������������!���� ���������������"�����������%��)������� ���������!������������� ���������������������� �������������������

+��� ������ �������� ������� ���� 7?4� ����� �������������� ���� ������ ����������� �������� �� ���� ���������������� � ����� � ������ ��� �� � � ����������� ������ #���"� ��������� ��� ����!� ��������� ��� ������ %���

)��� 7?4� ����� ���"� ��� ��� �� ���� ����� ����� ���� ����"�������������� ���������!���������� ��!����������������"��� �������� �� ���� �������� ���"� ���������� 2����������������������"������������������ ��!������������������������������� ��� �����������������

�I

:I

��I

�:I

1�I

�8� �5� �1� ��� � �� 1� 5� 8� :�

������� ����������� !��

�� �&������������ � ����� ���?������������

�������$2���� �&������������ ��������&� ��?������������? 1�7��?����)����%?������,#���A��12�����B��������

���&�A�$666���)/�

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

�;�

�A�

�@�

�B�

1��

1��

11�

15�

�8� �5� �1� ��� � �� 1� 5� 8� :�

������� ����������� !��

"���

��

����

���#��

����

�$%�

�������$9�����=��)� �.�%3������? 1�7��?����)����%?������,#���A��12�����B�������� ���&�A�$666���)/�

)����7?4��������������������!������������������ ��������!���������������!����� ������ ������������������������������������ ������������"��"�������������������� &������ ��������� ���������� ��� �� ���� ����������� � �� �� �!������*�� ���� ����� ������ ������������ ��������

�������D �������"�

����� ���������������� �� ���� � ���������� � ����� ������������� �����������!������������������������,��������/�1�0��)�������������!����� ����������������������������������-�������� ���������������)�����"���������� ��������������!� ��������� �������������������������6� �������� ������������ ����"�� �� � � ������ ���������� �������� )��� ���� ����� �������� �������� ������!���� � ���� ������ �������� #3��%� ������ �� � �� ���������������� ��� ��������������"������������������!������ .�������� ' �� ?��� � +���� ���� ���������������������,����������/��A0��

+<.)7<>�37<?>('�

)��� �������� �� 9������� +�������� )������ #9+)%� �����������*� � ������ <�� ��� ��� �� ���� ��������� ����������� �������� ���� �� ������ �� �������� � ��� #.< %��?!���������� ������������� ����������������������� ����������� �� � ��������� ��� � ��� � ������ ���� � ���������"������������� ���������!�� ��� ���������������,���������"�����"���)��������������������� �������������� ��������������!�� ����� �������������������������������� ����������������.< ����������)�����������������������������������������������������������!�� ����<����������� ��� �� ���� ����������� ���� �������� ����� ��� ���� ��������� ���� ���� ����"�� �� ���� � ������ �� �� ������� �����!�� ���� (������ ��,��� �������� ����� ��� ��������� �������� ��!��� ��������������������������)����������������������� ���� ����"�� ����� � ��������� ����� ����������� ����� ���� � ������ ����� � ��������� ����� ����� �������� ���������"�������������������� ����� ���������� ��� ������� ���� �������� ��� �������� ��� ��������

���!��������!� ������ ��!�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����������������.�������������������������������������������������� ����� ��� �����!�� ��� ���� �����!� �� ��� ������� ��������� ���� "��"� ������������ &� ���,��� �������� ��� ������74'�#7��������� �4���'���%� ���������������������!��� �������������������������������������������6� ���� �������� � ������������������ �� � ���� ������������������ �������

���

−>

=������� ��

��������

�������

������������ ������� ���,�/�

$�� !���� ���� 7��������� � 4��� '�������� ��� ���� ����������������������!���������������������������������� ���������������������#�� ���������������� ��������� ������%��&����� �����������!��������������������������� ����������� �����!� ������������ � ��� ������� �� ���������� �� ����� � ���� ���� ���� � ��������,����!����������������� ���������

+<.)7<>�$+E('(�

)�������� ������� ��� �������*� � ���2������1@��&������������������������������6� ��������!�� ��������� �������������������#������� �����"����������,�����������%��� � ����74'� ���� ������ )��� ���� ��� ��� �� ����������������� ������������ ���� ����������� �� � �����������������

)��� ���� ����� ����� ����������� ���� ������� �� � ���������������� &�� �������� �������� ��"��� ���� ������� ��������� � ���������� )��� 74'� ����� ����������� ��������"�� 9������� +�������� )������ #�����%� �� � ���� ( �������9�������+��������)������#������%���

�������$:�����������%���%������)��

?��� �������������� �����������!� �� ��������������������!������������ ��� �����!��� ���������!��������!��������� �����"�� ����� ������ ������ �� � �� �������

�' ��������� ����������

��������� ���� ������������� �� �����

��������

&���3

����

&���'����+����

7��������� �4���'����

��$���3����

������

�������

�+����������

74'��

� ������������������

+��������������"�������� ��� �

��������������������

$���������

)�,����$���3���

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

������������ �����������"�� ���/��@0��<���������������� �������������� ���� ���� ������������� ���� ������� ���"������������������ ������� ���������������!������������&����������������� ��� ����������������� ������ � ��� ���� ��� �� ��� �!��� ��������������� �� ������ ������ ����� ��� ��� � ����� /��B0�� ���� ���� ���������������������������������!6���

� �= =

+��

�+=

!

"!""!!�� �����

1

��1 ϕ � ,$/�

������ � ������" " �� � � ���� ���� ������� �� ���� �����"� #��

���������%�� �!"� ��� � �

!� ��������������� ��������#�����

��������%��� ��� ����������#��� ��%������������������������ � ��� �� ����� � �������� #����� ��� �!�������

��������� 1# % 1 �#� % �� � ��� � � %�� 1!� � �� � 1� � ���� ����

���������� �������������������������)������������������������������� ��������������"���������������������� �������� �������������!�� ���� � ��������� �����������������������

)� ���������� ������������������������� �����������������6�

� # � � � %�� #�� �� ������ � $ %� ��� ����� � ,(/�

����6��

��� � � 7��������� ��������������������

#��$ � � ����"������� �����������

%� � � (���������� �

����� � � ����"��������������������������

������ �� ( ������������������������������

)���� ������ ��� ���� � �� ��!����� ���� ��������� )����������������������������������������������6������� ���������� ������8�������1�8������ ��������������� ����� A��� ���� �� ::��� ����� ���� ����"�� ��������� ����������� �� �� 8�� C+&� #����"������ ����%� �� � ���� � ��������������� ������� ���� �� �� 8�� C+&� #����"������ ����%��)��� �������� ����� �������� ���� ����� ;@��� �������$���������������������2������1B��

6 06 �66 �06$6

+6

26

:6

�66

�$6

�+6

�26

�:6

��!

��������3%�=

��)����%�

�������$;���%)���� %�����3������������������3%�=���&������!���)� �)����%��.%�����������������&��� �

!� �?�� � �����%����������%�&���%� 1�

)��� ����� ��������� ������� ����� ����� �� ��� ��������� � ��������� ���� ����� $#��&��� �� � ���� ������������������!�'����#������������ ���������������������� ���������%6�

�� �J J# � � � %#�� �� �� �� �� �� ���$ � � %� ��� ���

� ,+/�

� # � � � %��� �� #�� �� ���� $ %� ��� ���η =� � ,0/�

�����6��

#��$ � � ����"������� �����������

%� � � (���������� �

����� � � ����"��������������������������

������ �� ( ������������������������������

J�� ��� �� )����� �������������������

J#�� ��$ � '���� �������������������

���η � � 9�����������������!�

��(.4�.(�)($)�?(.+E�7($=>)$�

$������������������������ �������������������� � �������� ���� � ���� ����� ���� 2������ 5�� �� 2������ 58��)��� �������� � ������� ���� �� ��������� �� ����!�� ��������� ���� ����� #����"�� �� ���� 9+)%� ����� �� ����������,������������#����������� � ������������������%���2������ 5�� ����� ���� ���������� ����� ���� ����� ���������� ���� ���������� �����������2������5��������������� ������� ������������ ������������������� ���� �����"�� �������� ��������� ������� #�����%� �� � ���� � �������������� ��������� ������� #������%�� 2������ 51� ������������������ �������������������)�������� ����������

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

���� ����� �� ���� ����� � ��������� ��� ������ �!� #�,�� 8%��2������55�������������������� �������� ������ ���������� ���� ����!�� ��� ���� ����� ������ �� )���� ���������������� ���� ����!�� ��� ���� ����� ������ � ����������#�,��:%��� ��������������������������#����"��������������������%����&������� ���2������58�� ���� ��,��� ������ ��!� ������������ ��������� �� � � ��������� ����� ����� ��������������� �� ��������,���������������������������������� ��������� ��������)��������� ������������ �������������������������"�����������������������������!�� ��� ������ ���������� )� ����� ���� �������������� �������������� ���,��������������������� ������������!������������������������������ �������������������#����������������������� ������������������%����

� �� �� �� �� ����

��

��

��

��

���

� ������

��� ����������������������

���� ! "�

#$���%�� !"

�������(6���������,��! �/���&�%� ��?���%��,��!/�%.����������������&��� �!� �,)�/�?�� � ���)��, /�

� �� �� �� �� ���

��

��

��

��

��

��

� ������

&��%��� � "���'&�

("��)������*! "�

("��)�����������"�

+,-���������*! "�

+,-��������������"�

�������(������=����&��4��� ��7����������) ��.����)����,����=�������������/�?�� � ���)��, /�

� �� �� �� �� ���

�.�

�.�

�.�

�.

�.�

�.�

�.�,���

� ������

��" /!���*���������*��

����*! "�

���������"�

�������($������#%������&�!�� ���)����%.�����!���*.%�&�#�� ����,#�/�?�� � ���)��, /�

� �� �� �� �� �����

���

���

���

���

���

���

���

���

� ������

0 �����������

���� ! "�

���������"�

# �"��!! �#$���%�� !"

�������((������#%���E�!�� ���)����,�F�������%3�!�*���/���&������"%%��%� ��?���%��%.���������!� �,)�/�

?�� � ���)��, /�

� �� �� �� �� ����

��

��

��

��

��

��

� ������

("� �������!�1����2��

3 �-���" /!��� ���������!� �"��� !"

3 �-����!"���"����" /!��� �������

�������(+������#%������&�!�� ���)����%.������&�*����&��%�>���,)/�?�� � ���)��, /�

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

���" ���

)���� ������ ��������� ���� � ����� �� �� ���������� �������� ������� �,����� � ����� ������ ��-������ �������!��� �9+)��&��������� ������������������� �������������� ������������������������ �������� ������������������ ������ �������� !�������������� ������������)������������ ������������������� ��� ��������������������� ����� ��� ���� ��������� �� ���� ���� ��� ���������� ����� �� ���� ������� �� ���� ������ �� � ��� ����� �������������������

)����������������������������������� ������������� ��� ���!� ������������� �������!� ��� �� �������!����� ������ �� ������� ���� ��� �������� ��� ��������������������� � ��� ������������� ������������ �� ��� ����� ���� �� ��� ����� �� ����� ������ �� ��������� �� ��������)������������ ������������!� ������������ ��� ������������� ����� � ����� �������������������������� ������� �� � ������������ ������ ��� ��� � ��� ���� �� ����������������������������� ������#��������!����!����������� �� ������ ���� �� �� ���� ���������� �������������� ��������� � ���� �����������%��<���� ���� �������+2'���� � �� ���������� ��� ��� ��� ��� �������� �� �������!� �� ���� ��������� ��������� � ����� ���������� ��������� �����������!� �������������� �� ������������� � �� ��� � ��� ��� ��� � � �� ��� ��������������������������������

)����������� ��+3=������ ��������1�� ������ ���� ������������������������������������������,����!�� ���������������������������������������������������������� ��������+3=� ������!��������� �� � � ������������������� �������������!������������������)�������� �����������!���� � �� $��������������>�� #$�>%� �� � E�� ������������>��#E�>%����������

2���!��������������������������� �������� ���������������� ������������ <�� ��� ��� �� ��� �������� �� ����������������������������������������������������<�������������� ��������������������� ������ ������� ����������������)����������������������� �������� ����������������������������

��G�@"����!���

����� ��"��������"�D��+������� ��4��+� ���� �9��G��������������������������������

������E�����8!�E������7�����

�����6�&�����?������� �+������

�����6�&�����)����� �+������

�����6�?�����?������� �+������

�!�#�6�?���"�'����(���������3��������

�����6�?�����)����� �+������

����6�( ������4���7�����������

�7��6�( ������9����+�����

�7��6�( ������9����<�������

!�#�6��� ����� �'����(���������3��������

7��6�����"��9����+�����

7��6�����"��9����<�������

����6�7��� ���?�����4�����

���6�$���"�& ������

��6�$���"���������

�@��6�5���!�+���!���

7���6�9�������+��������)������

��

����������

��� ����6������������������'&4�.(��

1�� G����� ��+��� '������ ��>�� �� � 7�������� 7�+���

K$!������ �!������� 6� �� =����� � &������K�� L���

���!�M�$����.���D�"��=$&���BB���

5�� 3����� '�����**��� 3������� &������� 3������>����

9�������� K� +��������� �� � E!��� � 9������ (����

�����2���(���!��� �3����������&��!����$!��

���� $�������K�� 2�$�)&� 1��8�� 15�1A� '�!�� ?�����

����$�����

8�� 2�&�� >��������<��+���� 2�� >��?�����3��'�����**���

N&������������������������������ ��������

���� ���������� ������� �������O�� $&(� 1��:� 2����

�� � >���������� '������� ( �������� �� � +��������

'�!�����5�1��:��7�� ��L�������?��*����$&(�1��:�

���1��A��

:�� ?�� >�������� 4�� '������� N�����*���� �� 4������

(������ =����� )������������ �� � ������� ��-�����O��

$&(�)��������������1��5�����:81��

;�� 3��>� ����3���������&��7�������4��'������� N����

��*������4������(������ 6����(�����������!� ��7��

����+<1�(�������O��<��M�4���$���)�����L������

:@��1��5��

A�� �������4���K=�������!�&��������(,�������������

�������������E����)��������+�����������������������

��� +�������� (�����K�� $&(� ������ ;A�B5��� $&(�

)���������A;���B;A��

@�� E�!� � L�?�� K��������+��������(������2�� ��

������K&�'�4����E����B@@�

B�� +���<���?��"��� ��&���K)���5�P����( ��� � �+�

������� 2����' �� #(+2'5P%� ��� ��������� ����

�� � � ����������������K��$������� ����+�������

$������ �)�����

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014

����+����<���?��"��� ���&����� �&�����������+���N&�5��

' ����� �� '� ����� �������� �� � +�������� 3���

������ ��� E���!� $�������� � 4������ (������O�� <��

�� �4���$������� �� �)�����!�� ��� :@�� ���� 8A�

;1��1��5��

����P����'���G��������?����L���>�����<���)�����&���

K7��������+2�����(��������������.���=���������� �

3�����$���&�<��M�4���$��������� �)�����!K��

9��:@���C������55�8;��1��5��

�1��?����L���G��������P����'���)�����&��� K&�)�����

����������' �������+�����������������������

-������������(��������������.���=���������� �3���

���$���K&�)���1��5� ������������+�����������+����������$��������� �����&������������++$&��

'�!� 1��5�� '���Q��� +��� ��� ����� ����� ��8@5�

8B1��

�5��P����'��� ?���� L��� G���� ���� )����� &��� K&��=��

��������� �3�����$�������'������������ �7����

�����2��������������+��������(������K&�3�����+2��1��5��'���1��5��'����

�8��'���������'���� �G��"�L�+���K?�������9����������

'� ��������&��������'������� ����������� � �� �

�������E����3���������� �)����������K��+�������

2��������8@�������B��1�����B@1��

�:�� L��?����� 2�&�� >��������&��&��������'�'������'��

+������� �� � 3�� '�����**��� N&� ���� ������� ���

������������������!������������������������ ���

5������������ ������� ����������������������

������O�� $&(� 1��8� 3��������� �� � 2�� � $!�����

+��������� �� � ( ��������� <������ 1:�1@� 1��8��

)������2�� ���=$&���$&(�1��8����5��1��

�;��&�� &�������� 4�� +� ��� 9�� G���� E�� ?���� '��

+��������� K)��������� � 4������ ������� ��-������

(���������$�����������)���������$������!�<������

*����K�� $&(� 1��:� �� � +�������� &���� ����8�

1��:����������'���=$&�R�$&(�1��:�����;B5��

�A��+���4��� � D��+������� ��4��?����&��+�������4��

+� ��� N)��������� �$�� ������� ����� �� &� ������

�����"� �������K�� L���Q���&������,������&���

������?� ��� ��1��:��

�@��.����� <�� N.������� $!����� � �����������O��

$���������1�����

�B��.S����� ��'��<��7�����.�G��3������� �>�G��E���

����� N.�����.����"�� ���' ������� �+������

�!������$!�����O��$���������1�����

1���+� ��� 4�� K>�� ����T�� �����K�� ��� 6� ���� (��)��##�������������� ��6�#4��4����������.��>��2���

3����( �%��E���U���3������1���1�

��

Downloaded from SAE International by Xavier Tauzia, Thursday, December 18, 2014