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仓库范围 8-1发动机仿真
简介：--
基础模型库系统建模与仿真车辆
介绍 文件

发动机仿真实验

简介

   本实例旨在全面评估发动机的性能和可靠性，具体包括燃油效率、动力输出、噪音和振动等关键指标。

使用说明

一、实验目的

（1）评估发动机的性能和可靠性：通过模拟发动机在不同工况下的运行状态，可以评估发动机的性能和可靠性，如燃油效率、动力输出、噪音和振动等。
（2）优化发动机的控制策略：通过仿真实验，可以测试不同的控制策略，如燃油喷射量、点火时机等，以优化发动机的控制策略，提高其性能和可靠性。
（3）预测发动机在不同工作条件下的行为：通过仿真实验，可以预测发动机在不同负载、温度、速度等工作条件下的行为，以便进行更准确的设计和优化。
（4）预测发动机的寿命：通过仿真实验，可以预测发动机的寿命，并确定维护和更换部件的最佳时机，以提高发动机的可靠性和使用寿命。

二、实验要求

（1）建立准确的数学模型：发动机仿真实验需要建立准确的数学模型，包括物理方程、控制方程和传感器方程等。模型的准确性对实验结果的精度有着很大影响，因此需要充分考虑发动机的结构和工作原理，并综合考虑一些未知因素的影响。
（2）确定仿真实验的工作条件：仿真实验需要根据实际情况确定发动机的工作条件，如负载、温度、速度等。这些条件会影响实验结果，因此需要根据实际情况进行合理的设定。
（3）编写准确的仿真程序：仿真程序需要准确地模拟发动机的运行过程，并考虑各种因素的影响。程序的准确性对实验结果的精度有着很大的影响，因此需要进行严格的测试和验证。
（4）收集和分析实验数据：在仿真实验过程中，需要记录并收集各种数据，如温度、压力、转速、功率等。将这些数据进行分析，可以评估发动机的性能和可靠性，并确定优化措施。
（5）验证实验结果的准确性：仿真实验的结果需要与实际测试数据进行比较，以验证其准确性。尤其是在进行新型发动机设计时，需要进行实际测试，以验证仿真实验结果的准确性。

三、实验步骤

（一）模型构建

  • 步骤一：步骤一：新建模型后，从TAEngine.EngineModel拖拽发动机模型（发动机模型分为带涡轮增压（MVEM_turbine）和不带涡轮增压（MVEM））至新建模型图形层，带/不带涡轮增压的发动机模型外部接口以及建模流程相同，发动机模型共有6个接口，1 个总线接口，用来与控制器模型交互信息，2 个流体接口，与进气环境和排气环境连接，1 个热接口用来与热管理系统连接，2 个机械接口用来与机械部分连接。

  • 步骤二：从TAEngine.Component.Controller.SimpleCtrl拖拽出发动机控制器模型，将其与发动机模型连接；

  • 步骤三：设置发动机模型进气环境和排气环境，从 Modelica 标准库Modelica.Fluid.Sources.FixedBoundary拖拽两个边界至图形层，连接boundary和MVEM 模型时，将维度选成 1 维度，并将其与发动机模型连接（该边界也可自定行开发）。

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  • 步骤四：增加发动机机械负载，增加扭矩负载，扭矩源和转动惯量源在标准库中Modelica.Mechanics.Rotational.Sources.Torque、Modelica.Mechanics.Rot-ational.Components.Inertia和Modelica.Blocks.Sources.RealExpression。

  • 步骤五：若需要对发动机进行热管理分析，则从Modelica标准库中拖拽出Mod-elica.Thermal.HeatTransfer.Components.ThermalConductor 和Modelica.Thermal.He-atTransfer.Sources.FixedTemperature，连接如下图，也可以连接至外部的热管理系统模型。

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（二）参数设置

发动机模型库应用案例需要对以下模型进行参数设置。

  • ➢  进气环境
    进气系统（boundary）需要设置进气介质，目前发动机介质采用大气环境，因此可以直接选择空气介质，1个大气压，若需要修改温度，则设置温度，否则为标准默认温度。

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  • ➢  排气环境
    与进气环境一样，排气环境（boundary1）也需要设置排气介质和排气温度/压强等，可保持与进气环境一致。

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  • ➢  机械负载
    机械负载需要设置输入扭矩的大小，这里可以设置为时变扭矩，前5秒为0，后5秒为-300
    N.m，在Modelica.Blocks.Sources.RealExpression输入if time <5 then 0 else -300。

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  • ➢  热负载
    热传导模块需要设置热导系数，可设置为100W/K；
    热边界模型可采用固定温度的热边界，固定温度的热边界需要设置温度，可设置25℃（298.15 K）

  • ➢  发动机模型
    发动机模型需要设置五部分参数，基础参数、发动机缸参数、进气系统参数、排气系统参数和供油系统参数。
    基础参数需要设置发动机内流动的介质、发动机缸数、发动机起始转速、气体常数、连接至发动机附件的转动惯量以及连接至传动系统的转动惯量、燃油密度、单发动机缸的缸径和活塞冲程。

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发动机缸内参数需要设置计算发动机输出扭矩的表格和在一定转速下发动机流量的参数/表格。

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进气系统由过滤器、节气门、进气歧管和进气门组成，由于是均值发动机模型，因此不对进气门进行控制。
(1)过滤器需要设置过滤阀半径/面积和长度。
(2)节气门需要设置节气门的几何信息（长度、面积）和节气门最大角度开度（最大值对应1）以及不同角度对应的节气门开度。
(3)进气歧管的几何信息（长度和横截面）。

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排气系统由排气门、排气歧管和排气管组成，因此需要对这三个部分进行设置相关参数。

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供油系统模型由燃油泵、高压油轨、喷油器、压力控制阀和油箱组成，燃油泵的流量可通过其机械结构参数计算，也可通过查表获取高压油轨需要设置油轨体积、初始压力和最大压力。
压力控制阀根据油轨压力进行控制，当压力过大时进行泄压。
喷油器模型通过查表获取喷油量。

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四、实验结果

  • 完成上述设置后，即可点击仿真运行，仿真结果可显示发动机模型结果。在mVEM.controlBus.engineBus目录中可以查看具体仿真结果。
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