本文主要介绍了一种基于MATLAB/Simulink软件环境构建的汽油机平均值模型,并对其进行了仿真和实验验证。在探讨的开始,文章回顾了内燃机模型的发展历程,特别是平均值建模思想的起源和发展,以及其在发动机电控系统中的应用价值。
文章解释了什么是平均值模型。平均值模型是一种忽略气缸内部随曲轴转角变化细节的控制模型,它通过对不同气缸状态的平均化处理,来预测发动机在特定工作条件下的表现。这种方法简化了模型的复杂性,但仍然能够提供快速的动态响应、较短的计算周期和较高的整体精度,因此广泛应用于实际的发动机管理系统中。
在具体建立汽油机平均值模型时,文章提到几个关键子模型,包括进气歧管动力学子模型、油膜动力学子模型和曲轴动力学子模型。进气歧管子模型主要负责计算进入气缸的空气量和歧管压力。它基于质量守恒定律,通过空气流动方程来表达。该方程涉及到进气歧管内空气流量、流经节气门的空气流量和进入气缸的空气流量之间的关系。为了准确模拟歧管内的空气流动,文章引用了Hendricks提出的节气门处双通道空气流动模型。
接下来,文章详细介绍了基于MATLAB/Simulink平台构建平均值模型的过程。MATLAB/Simulink是一款广泛用于数据处理、数据分析和系统仿真软件,它提供了丰富的工具箱和模块,允许用户构建复杂的系统模型并进行仿真。作者通过MATLAB/Simulink,根据Elbert Hendricks和Seyed Ali Jazayeri开发的汽油机平均值模型(MVEM)原理,建立了汽油机平均值模型,并且特别强调了转矩平衡在模型中的重要性。
模型建立后,作者进行了稳态和动态工况的仿真,以及在发动机台架上的试验验证。通过对比实验结果和仿真结果,验证了模型的合理性和准确性,表明其具有一定的应用价值。在此过程中,作者强调了在当前的发动机管理系统中,转矩控制策略的重要性,即通过控制发动机的转矩来分配和管理发动机的负载及摩擦损失。
文章还提到了一些其他研究者的相关工作,如Hendricks对稳态和瞬态工况下平均值模型的空燃比控制策略的研究,以及Weeks利用平均值模型建立的汽车发动机模型和严明等人在传统平均值模型上增加热模型的研究。
文章提到了所用的实验平台和所进行的测试类型,以及模型所获得的一些实验数据和测试结果。这些信息对评估模型性能和对模型进行进一步优化都具有重要意义。
总结而言,本文通过对汽油机平均值模型的介绍,阐述了在MATLAB/Simulink中如何实现该模型的仿真,展示了模型建立和验证的过程,以及模型在不同工况下的应用。这些内容对理解发动机控制系统的开发、优化以及如何利用计算机辅助工具在发动机设计和研究中起到了重要作用。