摘 要

Abstract 2

第一章 绪论 3

1.1 课题的提出及其研究意义 3

1.2 国内外的相关研究现状 4

1.3 本论文的研究方法 6

1.4 本论文的内容及其结构形式 7

第二章 柴油机仿真模型的工作过程 8

2.1 缸内有关过程的基本假设 8

2.2 缸内热力过程的基本方程 9

2.3 缸内热力过程数值计算辅助过程 10

2.4 缸内燃烧放热规律 11

2.5 进排气流量计算 12

2.6 柴油机性能参数计算 14

第三章 基于AVL BOOST软件的柴油机仿真模型的确定 18

3.1 电控柴油机仿真模型的基本参数 18

3.1.1 柴油机仿真模型的整机参数确定 19

3.1.2 柴油机仿真模型各元件模块参数确定 20

3.2 电控柴油机仿真模型多方案变参数的选取 27

3.2.1 Hiroyasu燃烧模型分析 27

3.2.2 柴油机模型喷油规律的确定 28

3.2.3 油束Sauter平均直径的确定 31

3.3 柴油机仿真模型计算结果分析 34

3.3.1 喷油提前角的参数分析 34

3.3.2 喷油量的参数分析 36

第四章 电控柴油机实时仿真模型的MAP图建立 38

4.1 MATLAB中基于模型的标定工具 38

4.2基于MATLAB/MBC平台上电控柴油机的数据统计模型 39

4.2.1 柴油机性能参数的数学模型 39

4.2.2 柴油机数据统计模型的拟合分析 40

4.3 电控柴油机实时仿真模型的MAP图 42

4.3.1 MATLAB/CAGE中MAP图数据的确定 42

4.3.2利用Feature标定法建立MAP图 44

第五章 工作总结与展望 49

5.1 本论文研究工作总结 49

5.2 研究工作展望 49

摘 要

在互联网经济和电子科技高速进步的今天，传统的需求被不断提升或者改变，也促进了柴油机电子控制系统的日益强大和不断的完善与发展。电子计算机技术的不断更新，使其在柴油机控制上展示了强大的控制地位和研发模拟地位，促进了柴油机整机性能和各部分性能的发展应用。现在，柴油机的电控已经由传统单一的控制逐渐发展成为综合控制管理系统。并且，柴油机的控制需求量在大幅度提升，这对于电控系统是挑战也是未来的机遇和发展方向。以更高的效率标定出最优的发动机性能指标参数为目标，更好的完成各电子控制系统参照量的MAP图，高效快速的处理大量数据，已经成为了电子控制柴油机的关键发展方向和技术研发方向。

从不断的对电子控制柴油机仿真模型的探索和学习，利用电子计算机平台为基础，使用AVL BOOST进行发动机工作性能分析，建立有关电控单体泵涡轮增压柴油机的仿真模型，来替代实际情况台架上的柴油机进行实验，来获得相关性能参数。使用MATLAB工程计算软件，运用其中的模型标定工具箱（Model-Based Calibration Toolbox），统计分析柴油机仿真模型获得的原始数据，建立柴油机二阶数学模型。运用标定工具、插值计算、合理数据模型结构等方式方法来完成柴油机实时仿真模型的MAP图。

在进行柴油机工作过程模拟计算时，基于Hiroyasu燃烧模型和柴油机电控单体泵燃油喷射系统，着重分析油滴Sauter平均直径和喷油规律对柴油机产生的各方面性能影响。以实践经验为参照，判断数据的可靠性。

随着对本课题的不断深入研究，可以看出该标定方法在提升可靠性，降低其标定的周期和成本上有明显的优势。这也表明了电子控制柴油机的有关MAP图标定和仿真模型技术是具有重要的研究价值。为实现其标定的产业化、市场化、流程化，使我国电控柴油机技术体系得到不断的完善和发展有着深远意义。

关键字：电控柴油机 AVL BOOST仿真模型 基于模型的标定 实时仿真模型

MAP图

Abstract

In the Internet economy and electronic technology rapid progress today, the traditional needs are constantly upgrading or changing, but also to promote the diesel electronic control system is increasingly strong and continuous improvement and development. Electronic computer technology constantly updated, so that the diesel engine control to show a strong control status and R amp; D simulation status, and promote the performance of the diesel engine and the development of various parts of the application. Now, the diesel engine has been controlled by the traditional single control gradually developed into a comprehensive control management system. Moreover, the diesel engine control demand in a substantial increase, which is the challenge for the electronic control system is the future opportunities and development direction. It is the key development direction and technology of electronically controlled diesel engine to calibrate the large number of data with high efficiency and speed up the MAP of the electronic control system with better efficiency to calibrate the optimal engine performance index parameters. R amp; D direction.

Based on the continuous exploration and learning of the electronic control diesel engine simulation model, the AVL BOOST is used to analyze the working performance of the engine, and the simulation model of the turbocharged diesel engine is established to replace the actual situation. The diesel engine on the rack to experiment, to obtain the relevant performance parameters. Using the MATLAB engineering calculation software, using the model-based Calibration Toolbox, the original data obtained from the diesel engine simulation model were analyzed statistically, and the second-order mathematical model of the diesel engine was established. Using the calibration tool, interpolation calculation, reasonable data model structure and other methods to complete the diesel engine real-time simulation model MAP.

Based on the Hiroyasu combustion model and the fuel injection system of the diesel engine electronic control unit, the influence of the average diameter and fuel injection rule on the performance of the diesel engine is analyzed emphatically. To practical experience as a reference to determine the reliability of the data.

With the deepening study of this subject, we can see that the calibration method has obvious advantages in improving the reliability and reducing the cycle and cost of its calibration. It also shows that the electronic control of the diesel engine on the MAP mapping and simulation model technology is of great research value. To achieve its standardization of the industrialization, market, process, so that China's electronic control diesel engine technology system has been continuously improved and development has far-reaching significance.

Keywords： Electronic Control Diesel Engine / AVL BOOST Engine Model

/ Model-Based Calibration / Simulating Model / MAP

第一章 绪论

1.1 课题的提出及其研究意义

在电子计算机仿真技术的高速发展大环境下，建立数学模型，并利用其对发动机进行仿真计算已经是开发研究电控柴油机的大趋势。许多工业领域到社会科学领域，迅速发展建模与仿真技术的应用已经成为一种更有发展空间的社会生产力，尤其在当下，计算机对于实际现有系统以及虚拟系统构想实现的技术发展得到了大家高度的关注。计算机系统仿真技术在航天事业、原子能、电控及新能源开发等领域得到了进一步的推进与发展，并且逐渐应用于社会、能源、经济、医疗、交通等领域。在实现极限条件下的测试时，模型仿真技术显示了独特的优势，减少了经济及资源上的浪费，而且重复实验性强，可多角度分析性高，在保证研发效果的同时，使得在整个研发投入过程中的人力，财力及资源的浪费大大降低，在研发中的作用及影响越来越多的被大家所认可。由于汽车数量的快速增加，人们也越来越关注其噪声和尾气排放等环境污染问题。近几年，国际上也陆续出台了多项规定，规范各国针对车用，船用柴油机排放的标准，为了达到国际标准，电子控制技术在柴油机上的使用得到了更大的发展和关注。

伴随着电子计算机技术、互联网、物联网的飞速发展，也推动了内燃机的不断更新升级，为其发展提供了更多的机会，由早起的老式设计思路和计算方法不断的向设计优化、计算优化、系统优化及内燃机仿真方面转型。从电控单体泵控制系统仿真开始，开发电控单体泵控制策略算法及其仿真研究。通过对扭矩控制的发动机模型仿真，创建数学模型，来模拟柴油机缸内的工作情况，再MATLAB/SIMULINK环境辅助下，创建基于涡轮增压发动机的仿真模型。然而伴随着柴油机性能的不断提升，不断的更新升级出新的产品，常规的经验设计已经不能满足现阶段对于高性能内燃机的需求。快速进行大容量数据计算分析处理有了更大的市场空间，这也使得电控柴油机的模拟仿真不仅成为可能，更是成为了各国争相投入研发的领域。本文在选择合理的柴油机工作过程的仿真模型的情况下，使用AVL BOOST模拟仿真软件，应用Hiroyasu燃烧防热模型，合理处理数据、分析发动机的性能、优化参数以寻找更适合的组合方案，运用MATLAB工程仿真软件，利用其Simulink的过硬仿真能力、标定工具箱（Model-Based Calibration Toolbox）和科学的计算环境,利用标定工具（CAGE）及实验设计与统计模型工具(Model Browser)这两个强大的用户界面，即ECU标定方法，创建基于电子控制下的柴油机实时仿真模型MAP图。

通过对本课题一直不断的研究和探索，基于该标定方法，可明显缩短柴油机电控系统的标定周期，减少其成本，提升其可靠性，使得电控柴油机的MAP图标定及仿真模型技术有了重要的研究价值。为实现其标定的产业化、市场化、流程化，使我国电控柴油机技术体系得到不断的完善和发展有着深远意义。

1.2 国内外的相关研究现状

柴油机的发展已有百年历史之久，从80年代到现在，电控技术就逐步在柴油机的发展上产生越来越多的影响，以致后来出现的现代先进的柴油机电子控制系统，使得柴油机具有了更好的市场竞争力。伴随着以电控为核心的控制系统不断成熟，电控技术由简单逐步到复杂在持续更新发展，从最基本的控制项目到控制多项目标的控制燃油喷射，从单一的燃油喷射控制延伸到进气、排放、增压、启动、故障自动诊断与变速器的综合控制等在内的全方位控制。截止到目前，各国已研发生产并销售各种柴油机电子控制系统，有力的缓解了当前的世界性能源危机和污染。一些汽车工业发达的国家柴油机电控技术水平目前已相当发达。德国的Bosch及Benz公司合作研发了基于柴油机共轨电控喷射系统，德国Denso公司、日本Nippon公司、美国Caterpi公司都相继进行了共轨电子控制燃油喷射系统的研究，并投入到生产。