混合动力汽车发动机动态模型研究

发布时间：2020-03-20 21:30

【摘要】：截至目前,全球能源危机以及环境污染问题一直困扰着世界各国,这促使各国汽车厂商研发、生产、销售新能源汽车,从而实现节能减排以及降低环境污染的计划。混合动力汽车作为新能源汽车的一大分支,其研究内容一直是业界人士的热点关注问题。混合动力汽车中含有两种动力源——发动机与电机,两者之间的动态响应差异较大,若单独对发动机和电机进行控制,会引起整车动力输出不足或者总转矩波动太大的问题,从而导致整车驾驶性能以及整车燃油经济性变差。因此需要对发动机与电机进行协调控制,对于“发动机转矩开环+发动机动态转矩估计+电机转矩补偿”的协调控制算法而言,发动机动态转矩估计无疑是最为核心的问题。建立能准确反映发动机稳态及动态过程的发动机模型是发动机动态转矩估计的基础,因此开展发动机动态模型研究有着至关重要的作用。本文依照发动机建模理论的发展现状,针对混合动力汽车动力传动系统实际需要解决的问题,从理论与实际需要的角度研究发动机模型的建模方法,研究的主要内容有:(1)针对两台国内某企业拟搭载于混合动力汽车上的发动机开展发动机台架试验,通过实测试验数据研究发动机转速、点火提前角、进气歧管压力、进气阀口相位、过量空气系数等发动机运行参数对发动机性能的影响规律,为后续发动机建模奠定基础。(2)开展发动机神经网络建模理论、平均值建模理论、计算流体力学理论、发动机缸内热力学过程理论研究:利用BP神经网络,结合发动机台架试验数据,搭建发动机BP神经网络模型;搭建发动机平均值模型,结合样机台架试验数据,对经典平均值模型的进气子模型、动力输出子模型进行修正,并对模型修正后的关键参数进行标定;利用计算流体力学理论,结合发动机台架试验数据以及发动机参数,使用GT-Power仿真平台搭建发动机模型;结合热力学理论,离散发动机缸内热力学过程,利用气缸结构参数以及台架试验数据,搭建缸内热力学离散过程模型,并为其封装便于操作的人机交互界面。(3)针对本文中搭建的发动机神经网络模型、平均值模型、GT-Power模型、缸内热力学离散过程模型,开展发动机稳态仿真计算,并利用台架试验数据对比分析各模型仿真结果;使用GT-Power模型、BP神经网络模型、平均值模型开展动态工况仿真,并利用GT-Power模型的仿真结果作为BP神经网络模型、平均值模型动态仿真的对比基准;利用缸内离散过程模型研究分析发动机转速、进气歧管压力、点火提前角等发动机运行参数对缸内压力的影响。(4)搭建了混合动力汽车整车模型,利用本文所建立的发动机BP神经网络模型、平均值模型进行整车仿真计算,对比分析两种模型的仿真结果。
【图文】：

发动机台架,实物

章针对发动机进气过程、燃烧过程、热功转化过程选取必要的试验设备，制定适的试验方案，进行合理的台架稳态试验，并对上述试验过程中的关键运行参进行分析。1 发动机台架稳态试验介绍本章拟通过台架稳态试验的方式获取发动机进气过程、燃烧过程以及热功转过程中的关键运行参数以及与之对应的发动机输出性能参数。先进的发动机试测量设备、合理的试验方法以及功能正常的试验对象均是进行合理台架稳态试的先决条件，本小节针对发动机试验测量设备、试验方法以及试验对象进行介。1.1 发动机试验测量设备本文所采用的 TITAN_Li 发动机测试系统的实物图及其设备布置图如图 2.1、 2.2 所示，，该试验台架的主要设备包括：DYNAS3 测功机、STARS 主控系统、气空调及其控制系统、机油液温度控制系统、油耗仪、KIBOX 燃烧分析仪等。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.7

【参考文献】