船用柴油机均值模型建模及仿真研究

柴油机模型的研究是探究柴油机性能、实现虚拟仿真的基础,可缩短仿真计算时间、有效节约柴油机开发成本。本文以RK270柴油机为研究对象,使用GT-POWER软件建立稳态性能仿真模型,在此基础上,采用仿真精度高、计算速度快的平均值法,以C++语言建立柴油机平均值模型,并归纳通用的平均值模型建模标定校核流程;提出二元响应拟合的方法,解决了涡轮增压器特性参数处理困难的问题,并借助数学工具,获得了压气机主要工作区域内拟合精度较高的模型。完成模型开发后,分析了8组工况下的仿真结果,通过误差分析,验证了模型的准确性,丰富完善了柴油机建模理论和方法,可应用于实时控制模型的动态仿真或者实现与船舶动力系统的交互。

车用汽油机过渡工况空燃比的神经网络控制研究

针对车用汽油机过渡工况空燃比难于精确控制的特点,提出了一种空燃比的神经网络复合控制策略。控制系统通过神经网络控制和常规PI控制实现前馈反馈控制,常规PI控制器利用氧传感器信号实现反馈控制,保证系统的稳定性,且抑制扰动;神经网络控制实现前馈控制,提高控制系统过渡工况时的响应能力。神经网络采用径向基神经网络,其输入为影响汽油机进气量的两个主要因素发动机转速与节气门开度。通过在线学习常规PI控制输出,使系统的总控制输出由神经网络产生,系统具有较高的自适应功能,有效避免目前过渡工况空燃比控制需进行大量标定的不足。仿真结果表明该控制方法是有效的。

用于控制的发动机转矩估计方法研究

有一定精度和实时性的发动机动态转矩估计模型,对机电混合电动汽车动力及传动系统控制有重要意义。对发动机动态特性的影响因素进行了分析;分析了平均值模型的优缺点,针对混合动力控制和建模仿真的需要,对模型进行了有效的简化,大大提高了模型的实用性;分析了混合动力中发动机的特定动态工况,建立了特定动态工况下的发动机神经网络模型;基于发动机稳态和动态试验数据,对平均值模型和神经网络模型进行了实证研究。结果表明,基于神经网络的简化平均值模型适用于发动机稳态工况和节气门开度变化率不大的动态工况;神经网络模型适用于发动机稳态工况和特定的动态工况。

一个车用增压柴油机的平均值模型

本文提出了一个车用增压柴油机工作过程仿真的平均值模型。这个模型重在描述发动机状态变量的时间平均值,结构紧凑,使用方便,实例计算结果与试验值符合较好,适合于电控柴油机硬件在环仿真系统应用。

基于状态观测器的电喷汽油机进气流量精确估计

在对进气管空气流量动态特性进行建模、参数辨识的基础上构建了稳态及瞬态进气状态观测器,用以对进气流量进行精确估计。MATLAB/Wave联合仿真结果表明,所构建的观测器能够准确及时地跟随实际进气量变化,进气压力观测值最大误差不超过±3 kPa,每循环进气量观测值最大误差不超过±0.01 g。将观测器应用于实际ECU控制器中,台架试验结果表明,空燃比控制误差稳态时保持在±3%以内,瞬态时保持在±6%以内,满足空燃比精确控制要求。

利用MATLAB/SIMULINK对汽油机进行建模与仿真

汽油机平均值模型在汽油机机控制系统开发上具有重要的作用。对由D.Dodbole和S.Karaban建立的汽油机平均值模型进行了介绍与分析,按照模块化思想利用MAT-LAB/SIMULINK对该模型进行快速建模。给出了该模型在节气门角度为常数外部负载为零以及负载为正弦输入时的仿真结果。结果表明模型是合理的。

蝶阀在可调二级增压柴油机中的调节特性计算研究

建立了以蝶阀作为调节阀的可调二级增压柴油机的平均参数模型,包括发动机本体模型、进排气系统模型、涡轮增压器模型和调节阀模型,其中蝶阀模型以工程上常用的流量系数为基础,针对柴油机排气的可压缩性进行了修正。利用该模型对调节阀的调节特性进行了计算研究。研究结果表明：蝶阀用作可调二级增压系统的调节阀在90°~60°开度区间内几乎无调节能力;在60°~0°开度区间内,能够近似地呈线性调节排气流量在阀门和高压级涡轮间的分配,同时也能实现对总增压压力的连续调节。

船用大型低速二冲程柴油机的动态模型

准确的模型是实现柴油机优化控制目标的关键,平均值模型能够较好的实现这个目标。在综合考虑扫气系数和容积效率对过量空气系数影响的基础上,采用随过量空气系数变化的气体常数和比热比,建立了大型低速二冲程柴油机的平均值模型。以6S60MC型船舶柴油主机为母型机进行系统仿真,结果显示,建立的平均值模型具有较好的准确性及动态特性。目前此模型已应用于船用柴油机控制算法的设计、分析及仿真系统中。

基于发动机平均值模型的进气歧管模型仿真精度分析研究

精确计量汽油机进气系统的空气流动状态是实现空燃比精准控制的前提。在利用发动机平均值模型建模时,会根据实际需要将进气系统简化为绝热模型或是传热模型。结合这一情况,对进气歧管绝热和传热进行了相应的模型分析。具体分析了汽油机在利用平均值模型进行建模时,进气系统是否需要考虑热量交换。利用MATLAB/Simulink软件建立发动机进气系统模型。经过分析得出:当发动机平均值模型用在稳态工况时,可以将模型简化为绝热情况。当发动机平均值模型用在瞬态工况时,以采用进气歧管换热模型为宜。

一种用于柴油机电控系统开发的实时仿真系统(英文)

开发了一种新型电控柴油机实时仿真系统。建立了基于循环的离散平均值模型以保证仿真系统的实时性和精确性 ,该模型可以仿真柴油机的动态过程。此外针对具体类型的发动机建立了部分基于试验数据的图表模型 ,以在不影响实用性的同时进一步提高仿真精度。系统硬件基于个人计算机和通用的工业接口板卡设计 ,具有较好的通用性和扩展性。测试及应用结果表明 ,该系统具有很好的实时性和较高的精确性。

大型低速二冲程船用柴油机建模及仿真

以6S60MC船用柴油机为仿真对象,融合传统柴油机的准稳态模型和容积法模型建模优点,详细介绍了大型低速二冲程船用柴油机动态过程实时仿真的平均值模型及建模方法.仿真结果表明,该模型具有较好的准确性和动态特性,可用于柴油机优化控制算法的设计、分析及仿真.

基于燃油平均值模型的燃气(CNG)发动机模型

计算机仿真模拟技术在发动机电控系统的开发过程中受到越来越广泛的重视 ,而计算机仿真模拟系统的核心是发动机模型。作者介绍了燃油平均值模型 ,并在此基础上进行改造 ,建立了燃气 (CNG)发动机模型。对燃气机模型和汽油机模型进行了MATLAB/SIMULINK下的仿真 ,仿真结果表明 。

基于汽油机平均值模型的在线转矩估计

全球环境和能源问题的日益突出,使并联混合动力成为近期汽车研究开发的热点。动态协调控制是并联混合动力系统控制的难点之一。发动机在线转矩估计是动态协调控制算法的关键。简要介绍汽油机平均值模型,并在模型基础上推导平均有效转矩的表达式。推导结果表明,影响转矩的主要参数为指示效率、摩擦和泵气阻力矩、充气系数与进气歧管压力的乘积。针对某电喷汽油机,对转矩估计式中的参数进行辨识。进行稳态和动态条件下的在线转矩估计。稳态试验在10%节气门开度、不同转速下进行,估计的相对误差在7%以内;动态试验在负载转矩为40N·m、节气门开度从24%阶跃上升到44%下进行,动态估计的相对误差在8.5%以内。结果表明,基于汽油机平均值模型的在线转矩估计算法具有一定的准确性。

小型航空二冲程活塞发动机建模及控制器在回路仿真研究

针对某小型航空二冲程发动机,采用机理建模和试验建模相结合的方法建立了该发动机的平均值数学模型,并在MATLAB/Simulink环境下对该模型进行了仿真研究,发现发动机转速、输出扭矩以及功率等外特性数据的仿真结果与实际的发动机台架试验数据基本吻合。在VC环境下编写仿真软件,通过调用MATLAB引擎实现了模型与控制器的对接,将原控制器和开发的快速原型控制器用发动机模型进行了硬件在回路仿真试验,并进行对比分析,结果表明,快速原型控制器和原发动机ECU喷油脉宽偏差不超过0.050ms。

汽油机横流冷却水套的优化设计研究

针对某小型增压强化三缸汽油机,通过采用挡板结构设计出了新型的横流式冷却水套,以加强对缸盖鼻梁区的冷却。采用三维流动数值模型对初步设计的横流水套结构进行了计算分析,研究发现:整体横流水套的换热效果良好,但是横流冷却水套整体压力损失过大,缸体水套局部流速分布不均匀。针对上述问题,提出了包括增加水套进出水口高度、布置导流结构及调整缸垫水孔和挡水板处水口等水套结构优化方法。改进后的水套整体压力损失减小为40.9kPa,各缸体上部冷却液流速分布更加均匀,从而为新型的横流式冷却水套的设计与应用提供一定的参考。

瞬态空燃比控制策略研究及智能控制的应用

介绍了基于平均值模型的汽油发动机瞬态空燃比控制策略,及人工智能和神经网络技术在模型参数辨识中的应用。

基于MATLAB/Simulink的汽油机平均值模型的建立与仿真

在Elbert Hendricks和Seyed Ali Jazayeri建立的汽油机平均值模型基础上,利用MATLAB/Simu-link建立了基于转矩平衡的汽油机平均值模型,给出了该模型在稳态工况和动态工况的仿真结果,并在发动机台架上进行试验验证.对比结果表明该模型是合理的,具有一定的应用价值.

涡轮增压柴油机线性变参数模型

以平均值模型为基础,通过简化各子模型,得到包含4个变量的状态空间模型,并转化为线性变参数模型.4个状态变量分别是柴油机转速、扫气箱压力、排气管压力和压气机功率.以6S60MC型船用柴油机为例进行了仿真计算,并与平均值模型作了对比分析.结果表明,该模型相对简单而准确,可以直接用于基于模型的控制算法的设计分析.

基于均值模型的煤油发动机喷油控制策略

采取一种基于平均值模型的喷油控制策略,根据容积法公式实时计算进气空气流量,建立进气流量估计器,同时采用油膜补偿控制策略,实现对稳态工况和瞬态工况的精确喷油控制。利用Matlab/Simulink工具,建立平均值模型和油膜补偿控制模型,仿真并与试验数据进行了对比。仿真结果表明,该控制策略可以实现对稳态工况和瞬态工况的精确空燃比控制,验证了该控制策略的有效性和实用性。

20%HCNG发动机试验研究与平均值建模

进行了20%天然气掺氢(HCNG)发动机试验,根据空气和燃气的混合气流量、进气歧管压力、转速、节气门开度等参数间的拟合关系,提出了预测混合气流量和进气歧管压力的经验公式,并得出在相同发动机转速条件下,进气歧管压力与有效效率之积(p_(man)η_e)和进气歧管压力与转速之积(p_(man)n)呈近似线性关系。建立了20%HCNG发动机平均值模型,分别进行了稳态工况和瞬态工况仿真验证,仿真数据与试验数据吻合较好。