CarDYNA-Diesel柴油发动机动力学模型

Diesel Engine 是一种平均值模型，通过基于曲轴转角的扭矩调制仿真柴油发动机特性。它与温度和动态歧管压力具有相关性，并有多种燃油喷射模型。例如在离线仿真期间，当真实 ECU 无法使用时，可将 Soft ECU 加入场景中。为了仿真汽车系统（轿车或卡车）中的发动机，发动机模型内置了众多必要的组成部分，其中包括带有手动和自动变速器的纵向动力传动系统模型、离合器、变矩器、起动机和测试台架模型。环境模型和驱动器模型补充了虚拟动力系统。

空气系统
燃油系统
活塞发动机
尾气后处理系统
涡轮增压器
动力传动系统（简单）
车辆动力学模型（纵向）
环境模型（简单）

特征一览

仿真多达 20 个气缸的柴油机应用
每个循环可进行4次或者8次喷油
用于提高压力计算的基于映射的涡轮增压器
柴油机喷射系统：共轨喷油器、单体喷油器、单体泵和油箱模型
柴油机排气系统包括柴油机氧化催化器 (DOC) 和柴油机颗粒过滤器 (DPF)
排气和未燃烧空气的高压和低压排气再循环（EGR）与EGR冷却器
标准循环的驱动器（纵向）（WLTC, FTP75、NEDC、J10-15 等）
通过添加Vehicle Dynamics 轻松地扩展成全数字虚拟车辆
在硬件在环 (HIL) 系统中仿真真实 ECU，在模型在环 (MIL) 仿真中仿真 Soft ECU
启停系统支持

1 软件ECU模型

SoftECU部分包含变速箱ECU和发动机ECU两个部分，保证在车辆动力学模型在不连接真实ECU条件下可以进行闭环测试。

1.1 变速箱ECU

变速箱ECU控制自动变速箱，可以通过档位信号控制齿轮箱和锁止离合器。其输入输出信息如下所示：

模型输入信号

信号名称	信号单位	信号描述
变速箱输入转速	[rad/s]	-
变速箱输出转速	[rad/s]	-
车速	[rad/s]	-
加速踏板位置	[%]	-
自动变速器换挡杆位置	[degC]	-

模型输出信号

信号名称	信号单位	信号描述
锁止离合器位置	[%]	-
自动变速箱档位	[-]	-
自动变速箱停车时制动踏板位置	[-]	-

1.2 发动机ECU

发动机ECU只包含基本的柴油机ECU控制算法,不包含诊断,仅仅用于在没有连接真实ECU的情况下闭环测试模型.它的输入是标准传感器信号,输出是标准执行器信号.

模型输入信号

信号名称	信号单位	信号描述
空气质量流速	[kg/h]	-
环境压力	[Pa]	大气压力
EGR阀位置	[%]	-
EGR阀门位置	[%]	EGR阀的控制信号(PWM)
加速踏板位置	[%]	-
冷却水温度	[degC]	-
发动机转速	[rpm]	-
共轨压力	[bar]	-
进气道压力	[Pa]	-

模型输出信号

信号名称	信号单位	信号描述
EGR控制信号	[0_1]	EGR阀的控制信号（PWM）
压力控制阀控制信号	[0_1]	-
增压器控制信号	[0_1]	-
节气门控制信号	[0_1]	-
喷油起始向量	[bTDC]	-
喷油持续期向量	[us]	-
启动电机激活开关	[0/1]	-
燃油计量单元控制信号	[mA]	共轨系统燃油计量单元的控制信号（电流）

2 发动机系统模型

Engine部分架构图

Engine部分包括进气系统、供油系统、冷却系统、扭矩计算模块、排气系统五个模块。其中喷射系统，进气系统的气体动力学和冷却器使用质量流速模型仿真。所有的模型都是半物理模型，也就是说理想物理定律与实测参数被结合在了一起，例如通过使用特性曲线或者特性图表。

发动机动力学模型采用平均值建模思路并结合形函技术。进气道动力学、摩擦扭矩和废气行为都基于平均值模型建模。

2.1 Engine气路模型

Engine气路模型包含涡轮增压器、中冷器、节气门、EGR阀、EGR中冷器、进气歧管、排气歧管7个子模型，进气通路上模拟压气机、中冷器、节气门和进气歧管动力学，排气通路上模拟废气涡轮、带冷却系的EGR、排气歧管。压气机和废气涡轮通过涡轮轴相连，中冷器冷却经过压气机的气流，根据中冷器效率和冷却水温度计算输出温度。进气道动力学的模型是平均值模型，包含节气门，进气道容器和一个泵模型，仿真进入发动机的气体。在每个仿真步长下，进出吸气管，进排气管路的进出质量和能量流速被加起来以得到新的压力、温度和理想气体组成。EGR阀、节流阀和气缸进气道的参数是基于实测数据通过预处理得到的。涡轮和压缩机的特性表是通过标准数据表信息得到的。

模型输入信号

信号名称	信号单位	信号描述
环境温度	[degC]	大气温度
环境压力	[Pa]	大气压力
EGR阀位置	[%]	-
EGR阀控制	[0_1]	EGR阀的控制信号(PWM)
节气门位置	[%]	-
节气门控制	[0_1]	节气门阀的控制信号(PWM)
冷却水温度	[degC]	-
发动机转速	[rpm]	-
发动机单缸供油量	[mm3\|cyc]	-
涡轮增压器控制	[0_1]	-
流入发动机的新鲜空气量	[kg/h]	-
流入发动机的废气量	[kg/h]	手机：18610567442（陈先生）座机：0531-88289902 邮箱: support@fuelcellin.com 地址: 山东省济南市历下区齐鲁文化创意基地17号楼 Copyright © 2024 山东氢探新能源科技有限公司Fuel Cell Power In 版权所有 ICP证：鲁ICP备18036378号