應用HIL開發和驗證汽車渦輪增壓發動機“曲柄角”模型

應用HIL開發和驗證汽車渦輪增壓發動機“曲柄角”模型

為了組裝汽車發動機和動力系統的“實時”平均值模型，建立了仿真數據庫。基于填充排空（F&E）法和準穩態流（QSF）法，為提高可移植性和靈活性，在Matlab/Simulink環境下，將數據庫建成了一個分級結構，能更方便地找到子模塊。

（1）建模。對于進、排氣系統中的部件，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）。氣缸內運動模型的建立主要遵循質量守恒、能量守恒和化學物質守恒定律。將進、排氣門當成不能積累能量的部件，計算得出進、排氣門的質量流率。從現有的數據庫中得到子模型，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，通過數學關系式建立自然進氣發動機和渦輪增壓發動機的0°“曲柄角”模型，包括點燃式發動機和柴油發動機。從原始設備制造商（OEM）處得到穩態試驗數據，通過最小二乘方法擬合出所需參數，確定出柴油發動機模型。從制造商處得到壓縮機和渦輪機的特性來確定其模型。與試驗數據對比得知，模型能夠以較小的誤差仿真出發動機狀態。

仿真結果表明，空氣路徑特性及規律（即節氣門EGR流動面積和流量系數）對質量流率影響力較大，尤其是通過EGR閥時；另一方面，空氣路徑特性及規律對發動機平均有效壓力、歧管壓力和溫度幾乎沒有影響。該模型具有計算時間短、仿真性能良好等優點，已用于所開發的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