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。

柴油机可调两级增压系统调节规律仿真研究

采用GT-POWER建模,对WP7柴油机可调两级增压系统进行模拟计算,分析高压级旁通阀的调节规律。结果表明,增压系统的总压比、低压级压比和高压级压比均随高压级旁通阀开度的增大逐渐下降,其中总压比受旁通阀的开度变化影响最明显,在75%负荷时,随着旁通阀开度的变化,总压比变化幅度达到了2.33。涡轮增压器的总效率随旁通阀开度的增大显著下降,当旁通阀采用蝶阀时,开度大于一定程度后,总效率下降的速度明显趋缓。

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。

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。

相继增压柴油机的动态建模和仿真

介绍了以系统论为基础的模块化建模方法在相继增压柴油机建模和仿真中的应用。首先明确了柴油机模型的重点在于表达系统中压力和流量的相互作用 ,以及扭矩和转速的相互作用 ,并提出了建立模块的规则。介绍了模块库中的部分模块 ,以具体说明建模规则的应用。根据一种相继增压柴油机的结构 ,利用模块库建立了相应的系统模型。模型的仿真结果能够反映相继增压柴油机瞬态过程中主要参数的变化 ,具有与参考文献中的实验结果基本相同的特征 。

基于DOE和神经网络的增压柴油机实时模型建模方法研究

基于一维仿真物理模型,研究了发动机实时模型的建模理论和方法。将发动机划分为进排气管路、中冷器、涡轮增压器和气缸四个子系统,分别探讨了各个子系统的建模方法,并重点研究了利用DOE和人工神经网络构建发动机气缸模型的方法。在此基础上,以道依茨BFM1015增压中冷柴油机为对象,对该方法进行了验证。研究结果表明:与传统的面向控制的平均值模型相比,运用新方法建立的面向控制的发动机实时模型误差小于5%,具有精度高、对试验数据依赖低等特点。

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。

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。

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。

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。

泵气平均有效压力变化规律的试验研究

为减小某增压6缸柴油机在改进设计时的泵气损失,对此柴油机在不同负荷特性下泵气平均有效压力的变化规律进行了试验研究。利用缸内压力和进排气压力波研究了泵气平均有效压力的变化规律。试验结果表明:在不同的负荷特性下,泵气平均有效压力分布情况有三种:全部为正值;随负荷增加由负值过渡至正值;全部为负值。在不同转速下,相同扭矩测试点的泵气平均有效压力进行横向对比时,变化规律是相同的,从低速到高速,泵气平均有效压力都是由正值逐渐变为负值。

船用二冲程柴油机鼓风机扫气模型与切换规律研究

针对船用7K90MC-C低速二冲程柴油机进行了鼓风机匹配和切换规律的研究。建立了二冲程柴油机与鼓风机仿真模型,着重研究了扫气模型的选取。通过试验校核,验证了计算结果的正确性。对2台鼓风机全开时切换规律的研究表明:柴油机负荷增加时鼓风机应在41%负荷左右关闭,柴油机负荷降低时鼓风机应在35%负荷左右打开,可以保证控制扫气量和热负荷的需要。

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.

一个车用增压柴油机的实时动态仿真模型

为进行电控增压柴油机的研究和开发 ,提出了一个车用增压柴油机的实时动态仿真模型。从控制的角度将系统分为压气机、发动机、废气放气装置和涡轮四个部分 ,将发动机每个工作循环的时间作为计算时间步长 ,将工作循环的平均参数作为计算目标 ,计算时间少 ,实时性好。对一台带有废气放气装置的车用增压柴油机的动态过程进行了仿真计算 ,计算结果与实测值进行了比较 ,计算精度满足实时动态仿真要求。

涡轮增压柴油机进气流量建模研究

利用增压柴油机外特性试验数据,将用于计算增压燃气发动机进气流量的经验公式系数进行重新标定,建立增压柴油机进气流量估算模型。通过ESC和ETC试验分别进行增压柴油机稳态工况与动态工况模型预测流量与实测流量的对比验证。结果表明,稳态工况时,模型中两拟合公式结合使用,相对误差在(-10%,+10%)范围内;瞬态工况时,模型预测流量相对于试验流量的跟随性都较好,在瞬态小流量工况时选用一次拟合关系式计算效果更好。

6110ZL增压中冷柴油机工作过程模拟计算

根据６１１０ＺＬ增压中冷柴油机工作过程的特点，建立了该发动机的数学模型，提出了进气终了状态估算方法及公式。提出了半涡轮叶轮计算方法，使单进口涡轮机一元流分析法得以在双进口无叶涡壳涡轮机上应用。

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.

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。

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。