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小型转子发动机平均值模型结构优化

【摘要】:发动机平均值模型最早出现在Rasmussen[5]的博士论文中,之后经过Aquino[6]、Powell[7]等人的发展,最后由丹麦技术大学的Hendricks[8,9]进行系统化的归纳和提炼,给出了完整的模型结构和通用的表达形式。平均值模型按容积法模型的方式把发动机划分成几个相对独立的单元,图7.5所示为按此种方式划分后的小型转子发动机的结构示意图。图7.6小型转子发动机平均值模型结构示意图在发动机平均值模型中包括三种变量:输入量、状态量和输出量。

发动机平均值模型最早出现在Rasmussen[5]的博士论文中,之后经过Aquino[6]、Powell[7]等人的发展,最后由丹麦技术大学的Hendricks[8,9]进行系统化的归纳和提炼,给出了完整的模型结构和通用的表达形式。平均值模型按容积法模型的方式把发动机划分成几个相对独立的单元,图7.5所示为按此种方式划分后的小型转子发动机的结构示意图

图7.5 小型转子发动机的结构示意图

本章建立了火花点火小型转子发动机的平均值模型。所建立的平均值模型包括三部分:进气模块、油膜蒸发模块和动力输出模块,图7.6所示为小型转子发动机平均值模型结构示意图。其中,进气模块用来模拟发动机的进气过程,通过该模块可以计算出进入发动机缸内参与燃烧的空气量;油膜蒸发模块用来模拟燃油从进气歧管进入气缸内的过程,该模块依据发动机喷油量和发动机的实际运行参数(发动机转速、进气歧管压力等)计算出实际进入气缸参与燃烧的燃油量;动力模块用来模拟活塞推动偏心轴运行的过程,该模块依据混合气质量和燃烧效率等参数来计算偏心轴获得的动能,并利用动能定律计算发动机转速。由此建立的小型转子发动机仿真模型既可以描述发动机稳态工况又可以描述发动机瞬态变化过程,其具有表达式简单、适用范围广的特点,能够满足从整车的前期控制策略开发到后期模型验证的使用需要,采用模块化建模的思想,便于修改和完善。

图7.6 小型转子发动机平均值模型结构示意图

在发动机平均值模型中包括三种变量:输入量、状态量和输出量。其中输入量一般为节气门开度、喷油量和点火提前角。状态量和输出量可根据实际情况进行选取,具有一定的灵活性。