一種雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制器仿真測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制器仿真測(cè)試系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)HPDI發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的HIL測(cè)試，該系統(tǒng)包括：實(shí)時(shí)仿真機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)控制器；實(shí)時(shí)仿真機(jī)用于運(yùn)行環(huán)境模型、駕駛員模型及整車模型，將環(huán)境模型輸出的車輛環(huán)境參數(shù)、駕駛員模型輸出的駕駛員行為參數(shù)及整車模型輸出的各個(gè)車輛運(yùn)行參數(shù)發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器；整車模型包括雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)模型(包括氣路模型、燃料供給模型、氣缸燃燒模型、熱平衡模型)、附件模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、車輛縱向動(dòng)力模型；接收發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)送的控制信號(hào)，根據(jù)控制信號(hào)繼續(xù)運(yùn)行環(huán)境模型、駕駛員模型及整車模型；發(fā)動(dòng)機(jī)控制器用于根據(jù)車輛環(huán)境參數(shù)、駕駛員行為參數(shù)及車輛運(yùn)行參數(shù)確定發(fā)動(dòng)機(jī)工況并生成并發(fā)送控制信號(hào)。
【專利說明】一種雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制器仿真測(cè)試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制器仿真測(cè)試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 車輛發(fā)動(dòng)機(jī)EOJ(Electronic Control Unit,電子控制單元）的開發(fā)通常采用系 統(tǒng)需求、概念設(shè)計(jì)、應(yīng)用軟件建模、應(yīng)用層與底層代碼集成、軟件測(cè)試、驗(yàn)證的現(xiàn)代V流程模 式。在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU進(jìn)行測(cè)試過程中，傳統(tǒng)的臺(tái)架、整車在線測(cè)試驗(yàn)證方式，耗費(fèi)大量的人 力物力，問題不易復(fù)現(xiàn)，難以運(yùn)行極限工況、且存在危險(xiǎn)因素；而開環(huán)的手工信號(hào)發(fā)生器又 不能模擬動(dòng)態(tài)、閉環(huán)工況。而HIL(Hardware-In-Loop，硬件在環(huán)）仿真測(cè)試，通過被控對(duì)象 模型仿真的方式來模擬真實(shí)的運(yùn)行環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)試閉環(huán)測(cè)試、測(cè)試過程可重復(fù)、模擬 極限工況、自動(dòng)測(cè)試，經(jīng)濟(jì)性好、安全，是發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶開發(fā)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU HIL仿真測(cè)試系統(tǒng)以單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的為主，如柴油 機(jī)ECU HIL測(cè)試系統(tǒng)，主要是運(yùn)用柴油機(jī)平均值模型來仿真柴油機(jī)。但是，一種新型的 HPDI (High Pressure Direct Injection,高壓直噴）天然氣、柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)采用柴油 引燃的方式來實(shí)現(xiàn)天然氣缸內(nèi)直噴的技術(shù)、并會(huì)隨著工況的變換切換燃料模式，其控制涉 及柴油、天然氣雙燃料，比傳統(tǒng)的單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制邏輯更加復(fù)雜?，F(xiàn)有的單燃料發(fā)動(dòng)機(jī) ECU HIL仿真方案無法滿足高壓直噴天然氣、柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的HIL測(cè)試需求，即在 現(xiàn)有技術(shù)中沒有針對(duì)高壓直噴雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的HIL測(cè)試系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制器仿真測(cè)試系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)高壓直 噴天然氣、柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的HIL測(cè)試。
[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：
[0006] -種雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制器仿真測(cè)試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0007] 實(shí)時(shí)仿真機(jī)以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制器；
[0008] 所述實(shí)時(shí)仿真機(jī)用于運(yùn)行環(huán)境模型、駕駛員模型以及整車模型，所述整車模型包 括雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)模型、附件模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、車輛縱向動(dòng)力模型；所述雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)模 型包括氣路模型、燃料供給模型、氣缸燃燒模型、熱平衡模型；所述燃料供給模型用于計(jì)算 柴油軌壓、天然氣軌壓、柴油噴油量以及天然氣噴射量；所述氣缸燃燒模型包括扭矩模型以 及廢氣成分模型，所述扭矩模型用于計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，所述廢氣成分模型用于計(jì)算 廢氣成分；
[0009] 所述實(shí)時(shí)仿真機(jī)用于將所述環(huán)境模型輸出的車輛環(huán)境參數(shù)、所述駕駛員模型輸出 的駕駛員行為參數(shù)以及所述整車模型輸出的各個(gè)車輛運(yùn)行參數(shù)發(fā)送給所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器； 接收所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)送的控制信號(hào)，根據(jù)所述控制信號(hào)繼續(xù)運(yùn)行環(huán)境模型、駕駛員模 型以及整車模型；
[0010] 所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器用于根據(jù)所述車輛環(huán)境參數(shù)、所述駕駛員行為參數(shù)以及所述車 輛運(yùn)行參數(shù)確定發(fā)動(dòng)機(jī)工況并執(zhí)行控制邏輯生成控制信號(hào)，將所述控制信號(hào)發(fā)送給所述實(shí) 時(shí)仿真機(jī)。
[0011] 相應(yīng)的，所述燃料供給模型包括：
[0012] 柴油噴油器模型、柴油高壓油泵模型、柴油軌模型、天然氣軌模型以及天然氣噴射 閥模型；
[0013] 所述柴油噴油器模型用于根據(jù)采集得到的柴油噴射脈寬以及柴油軌壓，計(jì)算柴油 噴油量并輸出給所述柴油軌模型；
[0014] 所述柴油高壓油泵模型用于采用平均值方法計(jì)算高壓油泵泵油量并輸出給所述 柴油軌模型；
[0015] 所述柴油軌模型用于根據(jù)所述柴油噴油量以及所述高壓油泵泵油量，計(jì)算柴油軌 壓并輸出給所述柴油噴油器模型以及所述天然氣軌模型；
[0016] 所述天然氣軌模型用于根據(jù)所述柴油軌壓獲得天然氣軌壓；
[0017] 所述天然氣噴射閥模型用于根據(jù)采集得到的天然氣噴射脈寬以及所述天然氣軌 壓，計(jì)算天然氣噴射量。
[0018] 相應(yīng)的，所述柴油軌模型具體用于：
[0019] 根據(jù)連續(xù)性方程

【權(quán)利要求】
1. 一種雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制器仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 實(shí)時(shí)仿真機(jī)以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制器； 所述實(shí)時(shí)仿真機(jī)用于運(yùn)行環(huán)境模型、駕駛員模型以及整車模型，所述整車模型包括雙 燃料發(fā)動(dòng)機(jī)模型、附件模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、車輛縱向動(dòng)力模型；所述雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)模型包 括氣路模型、燃料供給模型、氣缸燃燒模型、熱平衡模型；所述燃料供給模型用于計(jì)算柴油 軌壓、天然氣軌壓、柴油噴油量以及天然氣噴射量；所述氣缸燃燒模型包括扭矩模型以及廢 氣成分模型，所述扭矩模型用于計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，所述廢氣成分模型用于計(jì)算廢氣 成分； 所述實(shí)時(shí)仿真機(jī)用于將所述環(huán)境模型輸出的車輛環(huán)境參數(shù)、所述駕駛員模型輸出的駕 駛員行為參數(shù)以及所述整車模型輸出的各個(gè)車輛運(yùn)行參數(shù)發(fā)送給所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器；接收 所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)送的控制信號(hào)，根據(jù)所述控制信號(hào)繼續(xù)運(yùn)行環(huán)境模型、駕駛員模型以 及整車模型； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器用于根據(jù)所述車輛環(huán)境參數(shù)、所述駕駛員行為參數(shù)以及所述車輛運(yùn) 行參數(shù)確定發(fā)動(dòng)機(jī)工況并執(zhí)行控制邏輯生成控制信號(hào)，將所述控制信號(hào)發(fā)送給所述實(shí)時(shí)仿 真機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料供給模型包括： 柴油噴油器模型、柴油高壓油泵模型、柴油軌模型、天然氣軌模型以及天然氣噴射閥模 型； 所述柴油噴油器模型用于根據(jù)采集得到的柴油噴射脈寬以及柴油軌壓，計(jì)算柴油噴油 量并輸出給所述柴油軌模型； 所述柴油高壓油泵模型用于采用平均值方法計(jì)算高壓油泵泵油量并輸出給所述柴油 軌模型； 所述柴油軌模型用于根據(jù)所述柴油噴油量以及所述高壓油泵泵油量，計(jì)算柴油軌壓并 輸出給所述柴油噴油器模型以及所述天然氣軌模型； 所述天然氣軌模型用于根據(jù)所述柴油軌壓獲得天然氣軌壓； 所述天然氣噴射閥模型用于根據(jù)采集得到的天然氣噴射脈寬以及所述天然氣軌壓，計(jì) 算天然氣噴射量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述柴油軌模型具體用于： 根據(jù)連續(xù)性方程
計(jì)算柴油軌壓P并輸出給所述柴油噴油器模型 以及所述天然氣軌模型；其中，Qin為進(jìn)入柴油軌的柴油流量，是根據(jù)所述高壓油泵泵油量 獲得的；為流出柴油軌的柴油流量，是根據(jù)所述柴油噴油量單位轉(zhuǎn)換得到的；E為柴油 的彈性模量；V為柴油軌的體積。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述扭矩模型包括： 提示扭矩獲得單元，用于將所述天然氣噴射量轉(zhuǎn)換為產(chǎn)生同樣扭矩的當(dāng)量柴油質(zhì)量， 根據(jù)所述當(dāng)量柴油質(zhì)量與所述柴油噴油量之和獲得提示扭矩； 摩擦扭矩獲得單元，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速查找摩擦扭矩脈譜圖獲得摩擦 扭矩； 扭矩獲得單元，用于計(jì)算所述提示扭矩與所述摩擦扭矩之和作為發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述提示扭矩獲得單元包括： 第一獲得子單元，用于采用將所述天然氣噴射量與轉(zhuǎn)換系數(shù)相乘再與補(bǔ)償量相加的方 式獲得所述天然氣噴射量轉(zhuǎn)換為產(chǎn)生同樣扭矩的當(dāng)量柴油質(zhì)量； 第二獲得子單元，用于根據(jù)所述當(dāng)量柴油質(zhì)量與所述柴油噴油量之和、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速查 找提示扭矩脈譜圖獲得提示扭矩。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述提示扭矩獲得單元還包括： 修正子單元，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴射提前角查找提示扭矩修正系數(shù)脈譜圖獲得提 示扭矩修正系數(shù)；將所述第二獲得子單元獲得的提示扭矩與所述提示扭矩修正系數(shù)相乘作 為提示扭矩。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換系數(shù)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油門踏 板開度查找天然氣轉(zhuǎn)柴油轉(zhuǎn)換系數(shù)脈譜圖獲得的；所述補(bǔ)償量是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油門踏 板開度查找天然氣轉(zhuǎn)柴油補(bǔ)償量脈譜圖獲得的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣路模型包括： 增壓器模型、節(jié)氣門模型、進(jìn)氣歧管模型、進(jìn)氣成分模型、排氣歧管模型以及EGR閥模 型； 所述增壓器模型用于計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后的壓力和溫度； 所述節(jié)氣門模型用于基于等熵絕熱過程的節(jié)流孔方程確定節(jié)氣門開度； 所述EGR閥模型用于基于等熵絕熱過程的節(jié)流孔方程確定EGR閥開度； 所述進(jìn)氣成分模型用于計(jì)算進(jìn)氣中的空氣比率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述廢氣成分模型具體用于計(jì)算廢氣中 的空氣比率以及廢氣中的燃油比率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱平衡模型用于通過熱量平衡計(jì)算 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)水溫度以及出水溫度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述傳動(dòng)系統(tǒng)模型包括：慣性模塊模型、離合器模型、變速箱模型以及主減速器差速器 模型； 所述車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型包括：整車負(fù)載模型以及整車速度模型； 所述附件模型包括：啟動(dòng)機(jī)模型、電池模型以及空調(diào)模型。
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK104111650SQ201410299014
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】宋長營, 于洪峰, 吳速超, 徐永新 申請(qǐng)人:濰柴動(dòng)力股份有限公司