论文部分内容阅读
在能源短缺和环境污染日益严重的今天,高压共轨电控技术已经成为柴油机发展的必然趋势。高压共轨电控柴油机系统复杂,涉及技术领域众多,传统的开发、调试和试验方法周期长、难度大、成本高,已经不能满足现代柴油机控制系统的开发需求,逐渐被“V模式”开发所取代。柴油机实时模型是“V模式”开发的基础,也是“V模式”开发流程中重要的一环。本文以船用中速柴油机为研究对象,进行了高压共轨柴油机实时仿真模型研究,研究内容主要包括以下几方面：(1)建立柴油机的数学物理模型通过分析柴油机的结构和工作原理,对柴油机模型进行简化处理,并采用平均值和热动力学建模方法,建立满足控制研究和实时性需求的柴油机数学模型,包括进气系统模型、排气系统模型、缸内燃烧扭矩计算模型和柴油机动力学模型等。(2)建立高压共轨燃油喷射系统的数学物理模型针对博世CP3高压共轨燃油喷射系统,分析其结构及工作原理,进行相应简化处理,建立共轨系统和燃油喷射系统的数学模型。(3)高压共轨柴油机实时模型的Simulink实现采用模块化建模方法,根据物理划分原则和模块独立性原则对整个仿真系统进行模块的细分,并逐一建模。使用MATLAB/Simulink完成高压共轨柴油机实时仿真模型的搭建。系统各模块功能由C代码实现,并以S-Function的形式嵌入到程序环境中,在保证仿真模型运算速度的同时提高了代码保密性。(4)在环仿真系统的建立及仿真验证分析建立LABCAR Operator仿真项目,将搭建的Simulink实时仿真模型下载到LABCAR-IP中,基于LABCAR的虚拟硬件系统,设置仿真模型和硬件的连接,完成在环仿真系统的搭建。对负荷特性下的7种工况进行仿真计算,将仿真结果与试验数据进行对比分析,验证了模型的正确性。通过控制喷油时间突增突减燃油量模拟变工况进行实时性仿真,验证模型的实时性。最后对高压共轨系统在不同轨压下的压力波动进行了仿真分析。