船用中速柴油機(jī)硬件在環(huán)建模與仿真.pdf

1、船用柴油機(jī)存在降低油耗和排放的雙重挑戰(zhàn)，這一要求的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)柴油機(jī)電子控制技術(shù)的應(yīng)用，而控制策略使得電子控制單元（ECU）的功能復(fù)雜，相應(yīng)的開(kāi)發(fā)難度也大大增加，特別是多目標(biāo)控制需要通過(guò)大量試驗(yàn)來(lái)優(yōu)化參數(shù)，系統(tǒng)尺寸大、實(shí)機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)費(fèi)用高的船用柴油機(jī)采用傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式無(wú)疑會(huì)出現(xiàn)高成本問(wèn)題，采用硬件在環(huán)仿真技術(shù)則可降低船用柴油機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本，并增加控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)測(cè)試的高效性和靈活性。
　　論文作者以MAN6L16/24型船用中速柴油

2、機(jī)為研究對(duì)象，根據(jù)柴油機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)，利用LABCAR硬件在環(huán)系統(tǒng)，采用模塊化建模技術(shù)，建立滿足硬件在環(huán)仿真需要的柴油機(jī)實(shí)時(shí)模型，并將其集成到硬件在環(huán)仿真平臺(tái)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）根據(jù)柴油機(jī)工作原理和容積法建模思想，建立了船用中速柴油機(jī)數(shù)值模型：采用變工況燃燒放熱率，克服了柴油機(jī)模型非額定工況精度差的缺點(diǎn)；建立搖臂杠桿模型，利用進(jìn)排氣凸輪型線計(jì)算了進(jìn)排氣閥升程，同時(shí)考慮氣閥間隙對(duì)進(jìn)排氣流量的影響，為氣缸模型提供了

3、更準(zhǔn)確的邊界條件；結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了增壓器簡(jiǎn)化模型，保證了模型的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性；引入曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，使柴油機(jī)模型具備動(dòng)態(tài)運(yùn)行的能力；為使柴油機(jī)模型的計(jì)算轉(zhuǎn)速盡量接近真實(shí)的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，采用了瞬時(shí)機(jī)械損失模型，考慮了機(jī)械損失隨曲軸轉(zhuǎn)角波動(dòng)；在氣缸作為控制容積基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了氣缸雙區(qū)模型，使模型具備了一定的排放預(yù)測(cè)能力。
　?。?）采用方框圖和C-MEX S函數(shù)相結(jié)合的架構(gòu)，在Simulink軟件平臺(tái)上建立了柴油機(jī)軟件模型，滿足

4、了模型精度和實(shí)時(shí)性要求；采用模塊化柴油機(jī)建模方法，可根據(jù)不同需求添加或刪除部分模塊；使用參數(shù)預(yù)處理技術(shù)，模型所用參數(shù)統(tǒng)一歸放在同一個(gè)文件，便于參數(shù)修改與管理；采用“缸平移”法，大大節(jié)省了計(jì)算時(shí)間，增強(qiáng)了模型的實(shí)時(shí)性。
　　（3）根據(jù)柴油機(jī)試驗(yàn)結(jié)果，選擇了合適的模型仿真算法，離線驗(yàn)證了柴油機(jī)模型的穩(wěn)態(tài)性和動(dòng)態(tài)過(guò)程的有效性；針對(duì)柴油機(jī)模型分別設(shè)計(jì)了負(fù)荷特性、推進(jìn)特性仿真試驗(yàn)、突加突卸負(fù)荷試驗(yàn)，通過(guò)仿真計(jì)算參數(shù)與柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)參數(shù)的對(duì)比