[发明专利]用于仿真发动机操作的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对发动机操作进行仿真的方法，具体地，涉及创建简化 的发动机(engine)模型。

背景技术

已知很多种用于仿真发动机操作的建模方法。这些建模方法例如被用在 开发和测试发动机的控制策略中。在许多情况下，由于其简易性，建模方法 能够快速获得仿真结果。然而，由于使用的近似度，所获得的结果不太准确。

一种更复杂的已知建模方法是曲轴分解(crank-resolved)建模。在曲轴 分解模型中，发动机的汽缸被分成切割段(section)。然后分析沿汽缸的传 播效应。在曲轴分解仿真中，求解全微分方程从而捕捉发动机中的波动效应 (wave-action effect)。由于这种建模方法着眼于发动机特性以及考虑单独的 循环事件，因此这种建模方法很准确。然而，由于所包括的计算的复杂性， 使用公知的曲轴分解建模技术不能够实时获得仿真结果。

平均值建模是用于发动机操作仿真的另一种已知技术。该方法使用从在 发动机测试床上运行的测试获得的校准数据。所述校准数据被用于在所仿真 的发动机周期中估计一些或全部发动机组件的行为。由于平均值建模能够在 仿真周期中产生实时结果，故该平均值数建模很有用。然而，平均值建模只 能够表示发动机行为的输出效应。平均值模型不仿真例如能够用于现代控制 算法的仿真量的逐角度变化。平均值模型也不试图捕捉沿发动机中的管道的 由压力传播所引起的波动效应。本领域的技术人员可以理解，应该优先考虑 波效应以对发动机进行建模调整(tuning)，因为这能够使用户测定发动机组 件的大小并使性能最优化。

已知很多用于将已知的建模方法结合起来以产生实时输出准确结果的 发动机模型的建模包。例如，SimuQuest生产了一种实时曲轴分解仿真模型 Enginuity(http://70.47.24.119/products/enginuity)。该仿真模型能够将其他车辆 组件与发动机模型集成以产生实时仿真结果。然而，Enginuity模型中在燃烧 室外面的所有组件由平均值模型表示。所以输出结果基于大部分车辆的近似 法(approximation)，该近似法在从仿真获得的结果的准确度方面进行了折 衷。

现有的建模技术中仍然存在的一个问题是不能够仿真循环发动机事件 以实时产生准确的仿真结果。而是，当前的方法关注于提高曲轴分解模型的 复杂性，使它们更不适于产生实时的仿真结果，以及然后依赖于实时仿真中 的近似的基于控制的模型。

发明内容

在权利要求中陈述了本发明。因为简化的发动机模型是根据完整的发动 机模型创建的，所以简化的发动机模型包括足够的信息来产生准确的结果， 同时仍然适合实时执行。这使得简化的模型能够被用于开发和测试发动机控 制策略而不依赖于校准数据。用户能够设计简化的发动机模型的范围和复杂 度。特别地，基于用户对特定的仿真的需求，用户能够根据完整的发动机模 型来选择简化的发动机模型的开始点和结束点，以及还能够关注或忽视在开 始点和结束点之间的特定的发动机元件。实施方式考虑发动机中各处的波动 效应而不依赖于校准数据和近似法，以能够实时产生要输出的准确仿真结果 的方式来管控(harness)曲轴分解模型的准确度。

简化的发动机模型利用简化的数据功能从而实时取得准确的仿真结果。 而且，简化的发动机模型软件管控建模软件的操作特性从而提高使用模型进 行发动机仿真的效率。简化的发动机模型能够被用于软件、硬件或真实的发 动机环境中的发动机仿真。这里提供了一种用于准确和有效地仿真发动机操 作的实用的方法和工具。

附图说明

现在参考附图以示例的方式描述本发明的实施方式，其中：

图1显示了建模工具的控制接口的概图；

图2是操作中的建模工具的控制流程图；

图3显示了根据简化的发动机模型的发动机燃烧室和管道(duct)；

图4显示了简化的发动机模型的ECU实现的第一阶段；

图5显示了简化的发动机模型的ECU实现的第二阶段；

图6显示了根据简化的流动模型的与排气管连接的进气管；

图7a显示了从完整的流动模型获得的、图6中建模的切割段的压力相 对于曲轴角度的仿真图；

图7b显示了从完整的流动模型获得的、图6中显示的每个管道的速率 相对于时间的仿真图；