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双燃料发动机ECU硬件在环仿真系统研究

作　者: 曹云鹏
导　师: 滕万庆
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 轮机工程
关键词: 双燃料发动机 电控单元 仿真 硬件在环仿真 发动机动态模型
分类号: TK44
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 13次
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内容摘要


本文开发出一套实用的ECU硬件在环仿真系统,目的是向发动机电控系统提供一个理想的开发平台。作为一门新兴的应用技术,ECU硬件在环仿真系统(ECU HILSS)可以看成是一套软硬件高度集成的实时仿真工具。它作为虚拟发动机的载体直接与ECU系统相连,接受ECU的控制调节,并向ECU提供相应控制下的发动机实时运转工况信息,这样就相应地减少了台架试验,在节省各种人力物力的同时,缩短了系统调试时间。 本文论述了电控发动机实时仿真原理,分析了国内外两套ECU硬件在环仿真系统的构建方案。在现有技术和实验室条件的基础上,构建了一种具有较好通用性和扩展性的发动机ECU HILSS。该系统的硬件结构,采用PC机作为宿主计算机为硬件在环仿真提供方便易用的开发平台;基于Matlab/xPC Target实时内核构建了双燃料发动机动态模型实时仿真系统;宿主机和目标机之间采用串口/网络通信。建成后的ECU HILSS成为一个紧密耦合的多处理器平台。Matlab/xPC Target提供了友好的图形化用户界面,实现了发动机动态参数数据的实时采集、实时曲线显示、数据保存以及接口通讯管理等功能,为外部电控系统的调试创造了良好的开发环境。 实时仿真系统中动态模型决定着整套实时仿真系统的可行性和可靠性。本文建立了电控发动机的动态平均值模型,详细描述了燃油及油膜、进气歧管空气质量流量、进气歧管压力、空燃比、指示效率、摩擦损失、点火提前角和发动机动力学等子模型。电控系统中包括传感器和执行器模型等子模型。本文选用动态仿真软件Matlab/Simulink进行动态仿真分析,给出了部分离线仿真结果。 最后对ECU HILSS的整体联调,对实时仿真系统进行了部分功能的验证。经验证,本文研制的ECU硬件在环仿真系统合理可行,能够完成预定的功能,在进一步完善后可达到良好的实用性。

全文目录


第1章 绪论  9-20
  1．1 ECU硬件在环仿真技术的应用背景  9-11
  1．2 ECU硬件在环仿真技术的研究现状  11-16
  1．3 发动机动态建模  16-18
  1．4 论文的研究背景和主要工作  18-20
第2章 ECU硬件在环仿真系统开发  20-40
  2．1 电控发动机实时仿真原理  20-21
  2．2 国内外ECU硬件在环仿真系统构建方案分析  21-24
  2．3 ECU硬件在环仿真系统的总体设计  24-27
    2．3．1 ECU硬件在环仿真系统行为分析  24-25
    2．3．Z HILSS系统实施可行性分析  25-27
  2．4 外部电控单元性能分析  27-30
  2．5 基于MATLAB/xPC Target的ECU硬件在环仿真系统结构  30-38
    2．5．1 xPC Target软件环境简介  30-31
    2．5．2 ECU硬件在环仿真系统的硬件构成  31-38
  2．6 本章小结  38-40
第3章 双燃料发动机动态模型的建立和仿真  40-87
  3．1 电控发动机模型选择  40-43
  3．2 燃料供给系统模型  43-47
    3．2．1 燃油模型及燃油油膜补偿模型  43-47
    3．2．2 动态燃气模型  47
  3．3 进气歧管空气质量流量模型  47-64
    3．3．1 空气旁通通路模型  48
    3．3．2 进气歧管压力状态方程  48-50
    3．3．3 进气门口空气质量流量计算模型  50-55
    3．3．4 节气门空气质量流量计算模型  55-62
    3．3．5 LPG发动机进气歧管空气质量流量模型  62-64
  3．4 发动机动力输出模型  64-66
  3．5 点火提前角建模  66-70
  3．6 燃油(气)喷射量的计算模型  70
  3．7 电控发动机外围系统建模  70-73
    3．7．1 发动机主要传感器建模  70-73
    3．7．2 执行器建模  73
  3．8 测功器系统建模  73-74
  3．9 空燃比预测模型和废气排放预测模型  74-76
  3．10 利用MATLAB/SIMULINK建立双燃料发动机模型  76-85
    3．10．1 快速动态仿真软件MATLAB/SIMULINK的引入  76-79
    3．10．2 电控汽油-LPG双燃料发动机模型离线仿真分析  79-85
  3．11 本章小结  85-87
第4章 ECU硬件在环仿真系统调试及分析  87-97
  4．1 ECU硬件在环仿真实验装置连接及测试  87-89
  4．2 实验方案的设计和步骤  89-96
    4．2．1 实时仿真中系统参数的设置与仿真的实现  89-91
    4．2．2 ECU硬件在环仿真系统实时仿真结果分析  91-96
  4．3 本章小结  96-97
结论  97-99
参考文献  99-106
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  106-107
致谢  107

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 复合式发动机
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