基于扭矩的汽油机控制模型优化匹配研究
基于GT—power模型的某游艇发动机仿真分析
基于GT—power模型的某游艇发动机仿真分析作者：夏清梁高占斌来源：《山东工业技术》2017年第12期摘要：利用GT-Power仿真软件和增压柴油机TBD234V6技术参数、性能参数等建立其整机模型，并对该模型内部所采用的计算原理进行了分析，而后利用试验数据与该整机模型仿真结果进行对比及校核。
结果表明，其各个参数在误差均在6%要求范围内，能够较为准确地模拟该型号游艇发动机的实际工作情况，为后续研究奠定基础。
关键词：GT-Power；游艇发动机；涡轮增压；仿真；校核DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.2520 引言柴油机以其突出的热效率、扭矩特性和可靠性被广泛用作船舶、固定式装备及各种车辆的动力[1]。
随着国家对发动机节能和排放要求的逐步提高，提高功率、降低油耗、满足排放标准要求就成为我们研究的最终目的[2]。
而对于柴油发动机传统的研究常采用台架试验方法，人力和物力消耗大，设计周期长，效果差。
仿真技术可在计算机上反复多次试验运行，具有投资少、效益高、无风险、周期短、重复性好等优点，可获得比实物试验更多的信息，从而成为发动机开发设计和改进工作的一个重要手段和环节[3] 。
本文首先建立了TBD234V6增压中冷柴油机GT-Power仿真模型，并对其进行了验证和校核。
模型最终满足误差要求，为该型号柴油机作为游艇发动机的进一步研究分析及优化提供理论依据。
1 柴油机TBD234V6 GT-POWER建模目前常见的发动机工作过程模拟软件主要有FIRE、BOOST 、GT-Power等。
GT-Power是由美国Gamma Technologies公司开发的、适用于对各种内燃机工作过程及性能仿真分析的大型软件，得到广泛的应用[4]。
本文研究对象为河柴重工提供的TBD234V6增压中冷柴油机，基本参数如表1 所示。
利用GT-power建模时应首先建立其单缸模型，再此基础上构建V型6缸的整体模型。
基于65型汽油机缸盖气道的优化设计及试验研究
８ ’ ＼ ＼ １
９ ０ １０ ７ ３０ ４０ ５０ ６０ ７ ０ ８ ２ ０ ６ ５ ４ ３ ２
优 化后 一 优 化前
一
０ ０
曲轴转 角 ／（ ） Ａ 。 Ｃ （ ） ２０ （／ ｎ ａ ０ ０ ｒｍｉ）
∞
蓦
∞ ∞ 加 ｍ Ｏ
宝
动 损失 。
・
图３ 优化后 的缸盖排气道
与原排气道相 比， 新优化设计的排气道具有 以 下特 点 ：
（） １ 排气 口总体形 状 不变 ， 寸有 所 增加 ， 转 尺 从
２ 气道 改进前后发动机 实验 性能对 比
２ １ 对 比试验 ．
将改 进后 的缸盖 和未 改进 的缸盖 分别装 配在试 验用 发动 机 ４５ Ｅ上进 行 台架对 比试验 。 ６Ｑ 试验 中所使 用 的设 备 如表 ２所 示 。
（ 下转 ８ ６页）
西华大学学报 ・自然科学版
２０ ０ ８年
出北京 南 、 津西 、 天 济南 、 州 、 京南 、 徐 南 虹桥 等 客 运
［ ］赵 鹏 ， ３ 富井规雄 ． 于路段 交换 的多基 地动车组运用 计 基 划的编制算法 ［ ］ 铁 道学报 ， ０ ， （ ） ７１ ． Ｊ． ２ ４２ １ ： １ ０ ６ － ［］ ４ 耿敬春 ， 肖荣 国， 倪少权 ， 想 ．客运专 线动车组周 期性 牛会 运用计划编 制的研究［ ］ 铁道学报 ， ０ ，８ ４ ：７ １ Ｊ． ２ ６２（ ）１－ ． ０ ２
２ ２ 试 验结 果 ．
日
６ ０
２ ２ １ 动 力性 、 济性试验 结 果 ． ． 经
皇５ ０
—
试验结果如图６ 所示 。试验结果表明： 缸盖气道 改进后 ， 发动机的动力性能和经济性能均得到改善。 各转速的扭矩输出均有所提高， 而燃油消耗均有所下 降； 在发动机最大扭矩转速 ４Ｏ ｍｎ处 ， ０Ｏｒ ｉ ／ 提高扭矩 ２４ Ｎ・ ， ．（ ｍ）燃油消耗量下降 １３ Ｋ ／ ） ． （ ｇｈ 左右。
基于MotecM84的fsae赛车发动机的电喷化改造
基于MotecM84的fsae赛车发动机的电喷化改造在亚翔LD450化油器发动机基础上，添加了相关的传感器和发动机管理系统。
分析计算了喷油器的放置位置，设计并分析了进排气系统，并在台架上进行了各个工况下的喷油量和点火提前角的标定，提高了发动机的功率和扭矩。
标签：FSAE；亚翔LD450；电喷；优化设计；标定试验引言赛车采用的是亚翔LD450列发动机，该发动机采用等真空膜片化油器技术，与电子燃油喷技术相比，化油器相对有些不足。
电子燃油喷射系统是通过电脑来控制到发动机的燃油喷射量，使发动机能达到最佳的燃油动力比，提高动力性，方便不同工况下启动，更加方便控制调试。
电喷发动机上装有很多个传感器。
一旦发动机某部位发生故障其相应的传感器会将其故障码和相应参数传达给电脑，省了很多修车时不必要的麻烦。
文章对于发动机进行电喷化改进，并进行了ECU 的匹配标定工作。
1 电喷化改造方案为了实现发动机的电喷化，采用MOTEC M84为发动机控制模块M84拥有比较人性化的图形操作界面，内部数据可被快速读写，适合小规模改装。
加装传感器，自行设计燃油供给系统和点火系统。
控制模块依据曲轴位置传感器，凸轮轴位置传感器，进气压力传感器，进气温度传感器，水温传感器，节气门位置传感器和氧传感器的信号输入为依据，给出每一循环的喷油量和点火提前角，进而控制燃油喷射系统和点火系统。
为了简化发动机结构，使用进气凸轮作为凸轮轴位置传感器的触发轮，把原机的点火触发齿改造成曲轴索引齿。
如图1所示为电喷系统的工作原理。
2 硬件系统的设计2.1 点火系统的设计采用无触点电子点火系统如图2所示。
由于是单缸机，选用Bosch module 0227 100 124单通道点火模块，频率响应迅速，覆盖最高转速可达15000转。
對于线圈充电时间的设定，考虑到起动工况下电池的电压降较大，另一方面起动混合气较浓，需要较高的点火能量，所以充电时间设置得大。
如图3所示。
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基于一维、三维及耦合模型的汽油机进气系统优化
发动 机进 排气 系 统 的 气 体 流 动特 性 复 杂 ， 响 影
表 １ 发 动 机 技 术 参 数
型 式 缸 径／ 直 列 ４缸 ， 最 大 功 率 ９ ４
过一 维模拟 计算 优 化 发 动 机 的进 气 系 统 ， 以满 足 发 动 机提 高动 力性 和 降低燃 油消 耗 的设计 要求 。基 于
一
维模 拟优 化结 果 ， 立 进 气歧 管 的稳 态三 维 Ｃ Ｄ 建 Ｆ
模 型 以考 察 进 气 歧 管 的流 动损 失 和 歧 管 流 动 均 匀 性 。最 后在 发动 机 的整机 一维 进气 系统 模 型 中耦 合
型 ， 验 证 模 型 精 度 的基 础 上 ， 发 动 机 的歧 管 长度 和 配 气相 位进 行 了优 化 。 通 过 一 维 Ｃ Ｄ 模 型 计 算 得 到 的进 气 在 对 Ｆ 系统优 化 结 果 ， 立 了进 气歧 管 的 三 维稳 态 Ｃ Ｄ模 型 ， 析 了歧 管各 支 管 的 流 动 阻力 和 流 动 均 匀性 。 最 后 将 一 雏 建 Ｆ 分 与 三 雏 进 气 歧 管 模 型 耦 合 建 立汽 油机 工作 过 程 循 环 数 值 模 型 ， 对该 发 动 机 工作 过 程 中进 气歧 管 内 的动 态 流 动 进 行 了详 细 解 析 ， 析 了歧 管 长度 和 配 气相 位 对 流 动 的 影 响 。 分 关键 词 ： 气 歧 管 ；流 体 动 力 模 型 ； 合 ； 动 机 循 环 模 拟 ；优 化 设 计 进 耦 发
叶 明辉 ，黄 露 ，帅石金 ，王 志 ，王 建 昕
扭矩模型标定指导书
扭矩模型标定指导书1，标定目的扭矩模型的标定影响发动机实际扭矩控制，同时也需要对外如TCU输出模型扭矩，其精度将影响驾驶性，所以标定非常重要。
2，专业术语摩擦阻力：发动机本体摩擦阻力造成的扭矩损失节流损失：由于排气背压与进气压力之差造成的扭矩损失换气损失：换气过程中除节流损失外的扭矩损失IMEPH: 动力平均缸内压力IMEP:平均缸内压力IMEPL：泵气压力损失=IMEPH-IMEP3，功能原理Delphi ETC版本发动机电控系统的扭矩逻辑如下图所示：输出Torq是由喷油量和理论燃烧效率，点火效率得到预测指示扭矩，再减去附件阻力、泵气阻力和摩擦阻力最后得到实际输出扭矩的。
图-3 扭矩预估模型喷油量可由台架设备准确测出，理论燃烧效率可通过实际燃烧效率与点火修正，空燃比修正计算得到。
摩擦阻力可通过发动机测量得到的指示扭矩减去实际发动机输出扭矩，附件阻力和泵气损失得到。
泵气损失有两部分组成，节流损失(KtTORQ_p_PMEPvsThrottling)和换气损失(KtTORQ_p_PMEPvsValveFlow)两部分组成，由于Throttle Flow在逻辑中是由Map和排气背压之间的的压差计算得到的，因此只需要标定Valve Flow。
ValveFlow 为实际泵气损失减去ThrottleFlow损失得到4，标定流程操作步骤：利用点火角选择的数据处理扭矩模型数据，过程参见《点火角标定指导书》5, 数据处理：（1）理论燃烧效率KtTORQ_Pct_ThermalEffAtStoicAf利用公式(IMEPHI*100000*(2/1000)*（转速/2)*60/(修正功率*比油耗率*43000))计算出实际燃烧效率，然后利用SA LOSS报告中点火角热效率曲线和AF报告中空燃比热效率曲线进行相应修正，计算得到理论燃烧效率。
（2）摩擦扭矩KtTORQ_M_RubbingFriction压力与扭矩存在一定的物理关系：扭矩=压力*排量/(缸数*PI), 由此根据平均指示压力可计算出平均指示扭矩，（该平均指示扭矩-输出扭矩-附件扭矩）即为摩擦扭矩的值。
基于AVL_CRUISE的轿车动力传动系统参数优化研究_苏尚彬
１动力性、燃油经济性评价指标和计算方法基于AVL-CRUISE 的轿车动力传动系统参数优化研究苏尚彬（山东理工大学交通与车辆工程学院）摘要对某轿车选择M T 和CVT 两种不同变速器型式时，利用CRUI S E 建立整车模型，对其动力性和燃油经济性进行了仿真计算。
在建模并导出仿真计算结果之后，通过分析结果，分别在几种备选传动系优化方案中确定出最终优化方案，并对比其优缺点。
仿真结果表明，最终优化方案可在提高或保证原车型动力性的前提下，分别使M T 和CVT 车型的U D C 循环工况油耗降低3.1%和2.7%。
关键词：动力性燃油经济性传动系统参数匹配汽车作为一种常见的交通工具，随着汽车工业的快速发展，已经日益走进千家万户。
目前，全世界的汽车保有量已超过１０亿辆［１］。
汽车产量的快速增加直接导致的问题就是全球石油资源的消耗日益增加，能源矛盾日益突出。
上述这些问题使得全球汽车行业采用各类措施对燃油经济性进行改善成为必然。
研究者通过动力传动系统参数的合理匹配，不但可以充分利用发动机的动力性，延长动力传动系统的使用寿命，而且还可以使发动机经常工作在经济转速内，得到良好的燃油经济性［２］［３］。
因此，在保证汽车动力性的前提下，如何降低汽车燃油消耗，使整车动力性和燃油经济性达到更加合理的匹配，已成为汽车领域研究的重要课题之一［４］。
研究人员需要明确动力传动系统作为轿车结构中最关键的系统之一，首先应满足轿车的动力性要求，使轿车有足够的动力输出，达到指定的最高车速，加速时间及最大爬坡度。
其次，随着人们对于汽车燃油经济性要求的不断提高，动力传动系统必须使整车的燃油消耗率在各种运行工况下尽量保持最低水平［５］。
轿车动力传动系统参数匹配正是为完成上述目地而进行的科学研究。
１．１轿车动力性计算汽车的动力性系指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。
电动汽车动力性与经济性的优化匹配
电动汽车动力性与经济性的优化匹配宫唤春;孟静【摘要】万有特性曲线是具有多参数的特性曲线,最内层的等燃油消耗率曲线是最经济的区域,耗油率最低.曲线愈向外,经济性愈差,从中很容易找出最经济的负荷和转速.利用Matlab软件,建立了发动机特性模型,绘制了发动机的万有特性曲线,以汽车原地起步换挡加速时间和等速行驶工况燃油消耗作为衡量动力性和燃油经济性的目标,分别建立动力性目标函数和经济性目标函数.采用线性加权组合的方法将两个分目标函数转换成单一目标函数.结果表明:采用Matlab软件进行优化计算,找到最优的加权因子即得到动力性与经济性的最佳优化匹配方案,曲线结果准确可靠.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2014(033)003【总页数】5页(P33-36,75)【关键词】Matlab;万有特性曲线;动力性目标函数;经济性目标函数【作者】宫唤春;孟静【作者单位】燕京理工学院机电工程学院,北京065201;北京信息科技大学机电工程学院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TK4120 引言发动机是汽车的动力源，发动机性能的好坏直接影响着整车的动力性与经济性。
汽车的运行工况是个随机的过程，受到很多因素的影响，如道路条件、交通流量、气候条件以及汽车自身技术性能的变化等［1］。
在所有的运行工况下，发动机都应能够与传动系实现最佳匹配，以使整车动力性、经济性、排放性等方面均处于最佳状态。
因此，在汽车设计中如何选取汽车发动机和传动系的系数以获取最佳动力性和经济性的匹配点，已成为各大汽车厂家非常关注的问题［2］。
万有特性曲线是具有多参数的特性曲线，以发动机转速为横坐标，以平均有效压力或扭矩为纵坐标，在坐标系内画出等燃油消耗率曲线和等功率曲线［3］。
在万有特性图中，最内层的等燃油消耗率曲线是最经济的区域，耗油率最低。
曲线愈向外，经济性愈差，从中很容易找出最经济的负荷和转速［4］。
本文在建立发动机万有特性曲面拟合数学模型的基础上，利用Matlab语言的矩阵运算、三维曲线绘图、等值线法等方法［5］，提出了一种计算绘制发动机万有特性的新方法，该方法简便快捷，而且会非常准确地计算出发动机的最优工作区域。