應用HIL開發(fā)和驗證汽車渦輪增壓發(fā)動機“曲柄角”模型

為了組裝汽車發(fā)動機和動力系統(tǒng)的“實時”平均值模型，建立了仿真數(shù)據(jù)庫?；谔畛渑趴眨‵&E）法和準穩(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)庫建成了一個分級結(jié)構(gòu)，能更方便地找到子模塊。

（1）建模。對于進、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容組件（如氣門、壓縮機、渦輪機等）。氣缸內(nèi)運動模型的建立主要遵循質(zhì)量守恒、能量守恒和化學物質(zhì)守恒定律。將進、排氣門當成不能積累能量的部件，計算得出進、排氣門的質(zhì)量流率。從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中得到子模型，將新的子模型應用到氣缸和進、排氣門中，組裝成帶有EGR系統(tǒng)的4缸渦輪增壓柴油機。

（2）模型驗證。以類似的方法和因果關系，通過數(shù)學關系式建立自然進氣發(fā)動機和渦輪增壓發(fā)動機的0°“曲柄角”模型，包括點燃式發(fā)動機和柴油發(fā)動機。從原始設備制造商（OEM）處得到穩(wěn)態(tài)試驗數(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)動機模型。從制造商處得到壓縮機和渦輪機的特性來確定其模型。與試驗數(shù)據(jù)對比得知，模型能夠以較小的誤差仿真出發(fā)動機狀態(tài)。

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

刊名：Energy Procedia（英）

刊期：2014年第45期

作者：Paolo Casoli et al

編譯：倪媛媛