[发明专利]一种基于Modelica语言的发动机冷却系统仿真建模方法

说明书

本发明提供了一种基于Modelica语言的发动机冷却系统仿真建模方法，包括：系统拆解：将发动机冷却系统分解为零部件模型库，所述零部件模型库包括发动机模型、散热器模型、节温器模型和水泵模型，所述节温器模型具有延迟和迟滞特性；系统建模：采用机械系统转动接口模型、冷却液回路系统接口模型和空气端接口模型将所述发动机模型、所述散热器模型、所述节温器模型和所述水泵模型连接形成机械系统、冷却液回路系统和空气端系统；仿真控制。本发明对于发动机冷却系统模型的仿真与实际的发动机冷却系统具有较好的一致性。

技术领域

本发明涉及发动机试验领域，具体涉及一种基于Modelica语言的发动机冷却系统仿真建模方法。

背景技术

发动机冷却系统是车用发动机的重要组成部分，它可以保证发动机和传动装置在各种不同的环境温度和运转情况下具有最佳的热状态，使发动机具有良好的动力性和经济性。它是典型的机械、液压、控制等多领域耦合系统。因此，对发动机冷却系统合理、科学的多领域仿真建模具有重要的意义。

现有技术中，基于MATLAB/SIMULINK的环境中建立了某重型汽车柴油发动机冷却系统模型，着重考虑了风扇的风速控制逻辑，而未详细的对节温器延迟和迟滞现象建模。这种仿真模型，虽然具有较好的温度预测能力，但是节温器的预测能力较为简单，节温器在冷却系统控制着各循环的冷却液流量。节温器采用简化形式建模，未考虑到延迟和迟滞现象，造成仿真结果不准确，从而对发动机冷却系统的设计、改进造成不利影响。

Modelica是一种开放、面向对象的以方程为基础的建模语言，以其便捷和高效的代码能够快速建模。

发明内容

本发明的目的是将节温器的延迟和迟滞纳入仿真范围，从而提高发动机冷却系统的仿真建模与实际情况的一致性，提高试验的准确性，从而对发动机冷却系统的设计和改进提供更加准确的参考。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了如下技术方案：

一种基于Modelica语言的发动机冷却系统仿真建模方法，包括：

系统拆解：将发动机冷却系统分解为零部件模型库，所述零部件模型库包括发动机模型、散热器模型、节温器模型和水泵模型，所述节温器模型具有延迟和迟滞特性；并且，所述节温器模型等效于阀门与开度控制器，所述阀门包括信号延迟元件和流量控制元件，所述开度控制器根据阀口升程-温度曲线建模；所述信号延迟元件用于指示由机械模块的粘滞和摩擦所产生的延迟特性；

系统建模：采用机械系统转动接口模型、冷却液回路系统接口模型和空气端接口模型将所述发动机模型、所述散热器模型、所述节温器模型和所述水泵模型连接形成机械系统、冷却液回路系统和空气端系统；

仿真控制。

优选地，所述机械系统转动接口模型用于传递力矩、转速，所述冷却液回路系统接口模型用于传递冷却液介质、质量流量、热流量、比焓和压力，所述空气端系统接口模型用于传递冷却空气介质、质量流量、热流量、比焓和压力。

优选地，所述空气端系统接口模型包括空调系统空气端接口模型和发动机冷却系统空气端接口模型，其中所述空调系统空气端接口模型包括含湿量和蒸汽流量，而所述发动机冷却系统空气端接口模型中将空气作为单一性质气体。

优选地，所述发动机模型具有冷却液入口、冷却液出口和转动输出口三个接口。

优选地，所述节温器模型根据冷却液温度变化确定阀口升程。

本发明的实施例充分考虑了节温器的延迟和迟滞特性，在具体操作上，将节温器模型等效为阀门与开度控制器两者的合成，并且开度控制器是根据阀口升程-温度曲线建模，从而根据冷却液的温度变化控制阀门的开度，因此在整个发动机冷却系统中，节温器的延迟和迟滞现象被纳入仿真，从而使仿真建模与实际情况更加一致。

附图说明