基于dSPACE柴油机电子调速系统硬件在环仿真研究

跟据平均值原理建立了增压柴油机进气系统、增压器、扭矩计算、喷油泵、柴油机动力学和排气系统的数学模型,根据所建立的数学模型,应用Tesis DYNAware建立了增压柴油机参数化仿真模型。利用所建立的仿真模型、dSPACE仿真平台、接口设备、真实的柴油机电子调速系统和真实的执行器设计,实现了柴油机电子调速系统硬件在环仿真平台,并进行了起动、调速功能验证,仿真结果与配机实验值的比较,结果表明仿真测试平台精度高、实时性好、测试工况完整、功能完备、通用性强。     

MATLAB/Simulink在柴油机建模仿真中的应用

为开发用于硬件在环仿真系统中的柴油机模型,基于容积法建立1135非增压柴油机工作过程数学模型,分析了进排气倒流对柴油机性能的影响并对仿真模型进行了简化处理.仿真结果与实测结果的对比表明,建立的仿真模型具有很高的精度,该模型能较好地预测柴油机的动力性和经济性.研究结果表明,利用MATLAB/Simulink进行柴油机工作过程建模仿真是一种有效的研究和设计手段,有利于缩短开发周期和降低产品研制费用.     

基于Matlab/Simulink的车用增压柴油机建模与仿真

介绍利用数值仿真研究车用增压柴油机瞬态特性的意义，从柴油机的试验数据出发，在平均值模型的基础上，建立车用增压柴油机的动态模型，详细描述了涡轮增压器、柴油机及车用负载模型，并在Matlab／Simulink环境下给出了仿真模型结构框图和在两种瞬态工况下的仿真结果。     

ECU硬件在环用船用柴油机模型的开发

ECU硬件在环仿真测试平台的核心是建立既有一定的计算精度又能实时运行的柴油机仿真模型。鉴于船用柴油机系统尺寸大、试验成本高的特点,结合平均值法和充排法,基于MATLAB/Simulink软件平台,建立了某船用共轨柴油机的实时仿真模型。dSPACE实时平台仿真结果与动态试验结果的对比验证了该模型的精度及实时性。     

基于虚拟发动机模型的柴油机喷油控制策略仿真测试

在ECU开发过程中V型开发流程被广泛采用,模型在环仿真测试是V模式中的一个重要过程。为了在ECU开发早期有效避免模型错误,提高ECU开发效率,降低成本,基于六缸共轨柴油机模型建立了柴油机喷油控制策略模型在环仿真测试系统。此仿真系统主要包括2部分:柴油机喷油控制策略和六缸共轨柴油机模型。首先通过试验数据和模拟数据的对比,验证了六缸柴油机模型的正确性,再将此发动机模型应用于柴油机喷油控制策略模型在环仿真系统,以验证该控制策略的稳态和瞬态控制功能。     

用"缸平移"法提高柴油机模型实时性的方法研究

为了解决柴油机ECU硬件在环仿真时,柴油机模型的精确度和实时性的矛盾,提出了基于充排法的柴油机＂缸平移＂建模方法.在Matlab/Simulink中建立基于充排法的柴油机模型,假设发动机全部气缸以相同方式工作,通过＂缸平移＂法获得＂缸平移＂模型.分别将充排法的发动机模型和＂缸平移＂模型下载到dSPACE Autobox中进行实时仿真,试验表明应用＂缸平移＂方法建立的柴油机模型可以使系统的仿真速度提高三倍.     

基于Tesis DYNAware的高压共轨柴油机建模与仿真研究

应用Tesis DYNAware建立了高压共轨燃油喷射系统的柴油机模型,并建立了简单的车辆传动系统模型、冷却系统模型、电气系统模型和ECU模型,介绍了建模的理论依据,并进行了负载状态、怠速空载状态和稳定状态下的仿真试验,进行了相关参数的仿真值和实测值的比较,试验结果表明本文所建立的柴油机模型能够完成柴油机的性能分析和控制器控制功能的验证.而且该模型也可以用于柴油机控制策略的开发与测试,具有较好的通用性.     

基于准线性模型的柴油机电子调速仿真研究

为了更好地研究柴油机动态调速工作过程,在试验的基础上,采用MATLAB／Simulink仿真平台建立柴油机准线性控制模型,采用增量型PID对此模型进行控制仿真,分析油门突变和负荷突变时柴油机转速变化情况,并将仿真的结果指导试验工作。     

船用中速柴油机缸压闭环控制技术仿真研究

针对船用柴油机工作不均匀及循环波动对柴油机性能和振动噪声的负面影响问题,以6L16/24-CR型船用中速柴油机为对象,使用软件在环仿真技术对缸压闭环控制策略进行仿真分析。建立能模拟各缸不均匀性和循环波动的柴油机实时模型,从气缸压力中选取能指示柴油机各缸燃烧状态的反馈变量,根据反馈变量和控制变量之间的动态关系开发缸压闭环控制策略,建立由柴油机实时模型、气缸压力反馈变量、控制策略和喷油控制变量构成的软件在环仿真平台,在该软件在环仿真平台上对缸压闭环控制策略进行闭环仿真。结果表明,开发的缸压闭环控制策略能满足船用柴油机的控制要求,在仿真环境下能改善约99%的各缸不均匀。     

应急柴油发电机组的建模与瞬态仿真

建立了某柴油发电机组柴油机的瞬态仿真模型,在Matlab/Simulink仿真平台编制了仿真计算程序,根据核电站反应堆安全停堆的负荷特性,进行了柴油机突加负载瞬态仿真计算,预测了柴油机的转速、喷油量、进气压力以及齿条位置等参数的变化。将计算结果与国外某公司的计算结果进行了对比分析,验证了所建立仿真模型的准确性及实用性。     

某特种废气旁通式涡轮增压柴油机功率提升分析

针对某特种柴油机在特殊环境工作时存在进气不足、排气受阻、燃烧恶化、排温升高、功率及燃油经济性下降严重等问题,提出匹配废气旁通式涡轮增压系统的方案.基于GT-Power平台构建了该特种柴油机一维性能仿真模型,并进行试验标定;在此基础上对废气旁通式涡轮增压系统进行了匹配仿真分析并试验验证.结果 表明:该特种柴油机匹配废气旁...     

柴油机涡轮增压系统研究现状与进展

从不同方面分析了柴油机涡轮增压系统的研究现状与发展：在排气管系方面,为了改善８缸柴油机的低工况性能,推出了ＭＩＸＰＣ系统,它具有替代常规增压系统──定压系统、脉冲系统、脉冲转换系统及ＭＰＣ系统的趋势;在涡轮增压器方面,使用可变截面涡轮增压器是未来的发展趋势;在配气及供油正时方面,采用可变正时技术是未来的发展趋势,并且设计可变正时幅度大、结构简单、控制可靠的变正时机构是研究的核心,相应地出现了顾氏系统及ＡＶＩＥＩＴ系统;在专门的控制系统方面,发展了进排气旁通系统及相继增压系统,以改善高增压柴油机的低工况性能．文章指出,柴油机涡轮增压系统的发展须围绕如何改善高增压柴油机低工况性能这一核心问题展开,同时应综合考虑各方面因素,以发展新型有效的涡轮增压系统．     

基于dSPACE的柴油机相继增压系统试验研究

为了加快柴油机相继增压控制系统的开发进度,降低开发成本,选用dSPACE实时仿真平台作为相继增压系统控制原型,在TBD234V12相继增压柴油机试验台上进行了相继增压稳态性能试验和动态切换试验。试验结果表明:基于dSPACE实时仿真平台开发的相继增压控制软件及自制硬件电路可以实现对相继增压系统的有效控制,确定以经济性最优为原则的相继增压切换边界。根据动态切换试验数据,确定TBD234V12柴油机相继增压切换延迟时间合理范围为0.5～1.0s。     

某船用中速相继增压柴油机旁通控制策略优化研究

某船用中速相继增压柴油机由一台增压器工作切换至两台增压器工作后排气总管温度偏高。针对该问题对柴油机进排气旁通策略进行优化研究。首先建立该中速柴油机工作过程仿真模型并校验;然后利用仿真模型对改善排气总管温度偏高问题的控制策略进行优化设计,并对优化后的控制策略进行试验验证。结果表明:优化后的旁通控制策略能够使切换点工况的排气总管温度平均降低35℃左右,各缸排气温度略有上升,燃油消耗率基本保持不变。     

可变几何排气管增压系统与其他增压系统的对比计算研究

为了解决某船用8缸机高低负荷兼顾的问题,提出了1种全新的可变几何排气管增压系统,它通过安装在排气管上的可控阀门来实现增压方式的转换。利用GT-POWER对可变几何排气管增压系统进行了计算研究,根据油耗最优原则找出其阀门开和阀门关之间的切换点在50%负荷;又分别对四脉冲增压系统、PC系统、MPC系统和MIXPC系统进行了计算研究。计算结果表明:在25%、50%、75%、100%负荷,可变几何排气管增压系统的油耗均小于四脉冲增压系统、MPC增压系统和MIXPC增压系统的油耗,扫气系数均大于四脉冲增压系统、MPC增压系统和MIXPC增压系统的扫气系数。     

涡轮增压柴油机高排气背压下变工况性能的研究

本文提出了潜艇废气涡轮增压柴油机工作性能的计算方法和程序。在理论上,模拟研究了废气涡轮增压柴油机在高背压下变工况的性能。     

高海拔可调两级增压柴油机油气协同控制研究

以某Ⅴ型6缸柴油机为研究对象,采用GT-Power软件开展高海拔可调两级涡轮增压柴油机油气协同控制研究。仿真模型的进气模块选用可调两级涡轮增压系统,燃烧模块的标定采用柴油机在低过量空气系数下的试验数据进行。采用该标定后的仿真模型开展了不同过量空气系数和喷油量工况下柴油机高原性能仿真计算。结果表明:在海拔4 500 m,且满足最高燃烧压力和排温限制的条件下,采用可调两级增压并结合油气协同控制,柴油机扭矩和功率可达到100%恢复;研究同时获得了最大扭矩和最大功率恢复的油气协同控制方法。     

Experimental Study on Thermal Balance of Regulated Two-Stage Turbocharged Diesel Engine at Variable Altitudes

It is significant to study thermal balance of diesel engine under different variable geometry turbocharger(VGT) vane openings at variable altitudes, which is helpful to assess the heat distribution, control the heat load and improve the heat efficiency of the diesel engine. A thermal balance test system was built to study the influence of the VGT vane opening angles on a regulated two-stage turbocharged(RTST) diesel engine's thermal balance performance. The experiment was conducted under full load operating conditions at different altitudes(0 m, 3500 m and 5500 m). Results indicated that the heat load of engine increased and the thermal efficiency decreased with the increase of altitudes under all operating conditions. As the VGT vane openings increased, the exhaust and maximum combustion temperature increased, while the maximum cylinder combustion pressure decreased. In particular, the maximum combustion temperature was more than 2000 K when the VGT vane openings were greater than 70% at the altitude of 5500 m, and the maximum combustion pressure exceeded 17 MPa when the opening of VGT vane was 70% at 0 m. The thermal efficiency of the engine decreased with the increase of VGT vane openings at the altitudes of 0 m and 5500 m, but the thermal efficiency increased and then decreased at the altitude of 3500 m. It was finally obtained that the best openings of VGT vane was 80%, 60% and 50% under the engine speed of 2100 r/min at 0 m, 3500 m and 5500 m, respectively.     

非道路涡轮增压柴油机高原适应性研究

为改善非道路柴油机高海拔条件下功率下降、经济性及排放性能恶化、高速增压器超速等问题,利用柴油机高原环境模拟台架试验结合一维仿真研究了0～4 000m海拔环境下增压器运行特性、柴油机综合性能参数等随海拔高度的变化规律及影响机理。针对柴油机的变海拔性能恢复目标,通过对增压系统进行参数计算和选配,提出一种带有废气旁通阀的两级涡轮增压匹配方案。研究结果表明:变海拔条件下,非道路柴油机各性能参数呈现非线性变化,在转速800～2 800r/min全负荷工况下,柴油机动力性、经济性变化梯度呈现出先减小后增大的"浴盆形"趋势。在0～2 000m海拔环境下,柴油机转矩降幅达4.3%,有效燃油消耗率降幅达6%。随着海拔升高,中冷前温度与涡前温度逐渐升高,增压压力与涡前压力逐渐降低,CO、全碳氢和NO_x排放升高。匹配两级增压系统后,对比原机4 000m海拔运行工况,柴油机功率平均升高14.9%,有效燃油消耗率平均降低11.8%,实现了非道路柴油机的高海拔性能恢复目标。     

船用单体泵柴油机控制系统HiL测试与试验验证

以某型电控单体泵柴油机控制系统为例,采用船用柴油机专用的HiL(硬件在环)系统测试同步信号、转速闭环、排温修正策略及极限工况。测试结果显示:冷起动时间2.4 s;额定工况稳态转速波动率0.31%;突加突减负荷时瞬时调速率小于5%,稳定时间小于4 s;各缸排温不平均率维持在5%左右。HiL系统优化后的控制策略在实际配机试验时的应用效果良好,冷起动时间3.6 s;额定工况稳态转速波动率0.67%;负荷突变时瞬时调速率为2.67%,稳定时间为4.9 s,各缸排温不平均率为7.9%。验证结果表明:主要评价指标均满足柴油机整机性能对控制的需求;HiL测试有效提高了控制策略的稳定性和实际配机效率。