應(yīng)用HIL開發(fā)和驗(yàn)證汽車渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)“曲柄角”模型

為了組裝汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力系統(tǒng)的“實(shí)時(shí)”平均值模型，建立了仿真數(shù)據(jù)庫(kù)?；谔畛渑趴眨‵&E）法和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)流（QSF）法，為提高可移植性和靈活性，在Matlab/Simulink環(huán)境下，將數(shù)據(jù)庫(kù)建成了一個(gè)分級(jí)結(jié)構(gòu)，能更方便地找到子模塊。

（1）建模。對(duì)于進(jìn)、排氣系統(tǒng)中的部件，可以通過F&E方法，將其看成如電容等有容組件（如歧管）；或者通過QSF方法，將部件看成如電阻等無(wú)容組件（如氣門、壓縮機(jī)、渦輪機(jī)等）。氣缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)模型的建立主要遵循質(zhì)量守恒、能量守恒和化學(xué)物質(zhì)守恒定律。將進(jìn)、排氣門當(dāng)成不能積累能量的部件，計(jì)算得出進(jìn)、排氣門的質(zhì)量流率。從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)中得到子模型，將新的子模型應(yīng)用到氣缸和進(jìn)、排氣門中，組裝成帶有EGR系統(tǒng)的4缸渦輪增壓柴油機(jī)。

（2）模型驗(yàn)證。以類似的方法和因果關(guān)系，通過數(shù)學(xué)關(guān)系式建立自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的0°“曲柄角”模型，包括點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。從原始設(shè)備制造商（OEM）處得到穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過最小二乘方法擬合出所需參數(shù)，確定出柴油發(fā)動(dòng)機(jī)模型。從制造商處得到壓縮機(jī)和渦輪機(jī)的特性來(lái)確定其模型。與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比得知，模型能夠以較小的誤差仿真出發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)。

仿真結(jié)果表明，空氣路徑特性及規(guī)律（即節(jié)氣門EGR流動(dòng)面積和流量系數(shù)）對(duì)質(zhì)量流率影響力較大，尤其是通過EGR閥時(shí)；另一方面，空氣路徑特性及規(guī)律對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)平均有效壓力、歧管壓力和溫度幾乎沒有影響。該模型具有計(jì)算時(shí)間短、仿真性能良好等優(yōu)點(diǎn)，已用于所開發(fā)的HIL應(yīng)用程序中。

刊名：Energy Procedia（英）

刊期：2014年第45期

作者：Paolo Casoli et al

編譯：倪媛媛