[发明专利]汽车试验台架发动机扭振模拟方法

摘要

本发明公开了一种汽车试验台架发动机扭振模拟方法，包括如下步骤1)根据发动机的固有参数，建立发动机“油门开度—转速—扭矩”模型，2)建立惯量扭矩解算模型，获得惯量扭矩TI；3)建立燃烧扭矩解算模型，获得燃烧扭矩TC；4)对平均扭矩TM，惯量扭矩TI，以及燃烧扭矩TC进行拟合，得到电动机的输入扭矩，即总的发动机扭矩Ten。本发明模拟精确度高，实时性高，计算量小，能够满足发动机周期扭矩脉动(扭振)模拟时的高动态控制响应。

主权项

一种汽车试验台架发动机扭振模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：1)根据发动机的固有参数，建立发动机“油门开度—转速—扭矩”模型，通过该“油门开度—转速—扭矩”模型能根据输入的油门开度或转速信号，获得与之对应的扭矩信号，即获得发动机的平均扭矩TM；2)建立惯量扭矩解算模型，获得惯量扭矩TI：发动机往复运动部件所产生的往复惯性力为：PI=-mx··;]]>式中：m为活塞和连杆的总质量，表示活塞加速度；由于往复惯性力通过连杆作用在曲柄销上，在曲轴上产生周期性变化的力矩，从而引起轴系的惯量扭振，因此：x=(L+r)-(Lcosβ+rcosα)=r(1-cosα)+L(1-1-λ2sin2α);]]>式中：x为活塞行程，L为连杆长度，r为曲柄半径，α为曲柄转角，β为曲柄销中心和曲轴旋转中心所在的直线与连杆轴心线之间的夹角，λ为曲柄半径与连杆长度比；从而得到活塞加速度：x··=rωc2(cosα+λcos2α);]]>式中ωc为曲柄旋转角速度；由此得到往复惯性力为：PI＝‑mrωc2(cosα+λcos2α)；由往复惯性力所产生的惯量力矩为：TI=PIsin(α+β)cosβ·r≈-mr2ωc2(cosα+λcos2α)(sinα+λ2sin2α)=mr2ωc2(λ4sinα-12sin2α-3λ4sin3α-λ24sin4α);]]>3)建立燃烧扭矩解算模型，获得燃烧扭矩TC：燃烧扭矩是由气缸内气体燃烧膨胀对活塞引起的力传递到曲轴和飞轮产生的周期性力矩，其燃烧压力为：P(α)=Pcomp(αIVC)×Vd(αIVC)kV(α)k;]]>式中：Pcomp(αIVC)进气支管压力，Vd(αIVC)气缸容积，V(α)瞬时气缸工作容积，k为膨胀系数；瞬时气缸工作容积为：V(α)=πD24{xϵ-1+x2[(1+1λ)-cos(π180α)-1λ1-λ2sin2(π180α)]};]]>式中：为压缩比，Vc为燃烧室容积，D为气缸直径；曲柄受到的单缸燃烧扭矩为活塞受到的燃烧压力乘以活塞行程随曲柄转角的变化率，即可得到：TC=(P(α)-Patm)×Ap×dxdα=(P(α)-Patm)πD24[rsin(α)+r22Lsin(2α)];]]>式中：P(α)为燃烧压力，Patm大气压力，Ap气缸活塞面积，活塞运动速率；4)对平均扭矩TM，惯量扭矩TI，以及燃烧扭矩TC进行拟合，得到电动机的输入扭矩，即总的发动机扭矩Ten:Ten＝TM+TI+TC。