动力输出模块的功能与优势

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：在发动机管理系统中，几乎都采用“基于转矩平衡“的控制策略，便于发动机以及整车的转矩分配、管理及协调。本书采用了基于转矩平衡的动力输出模型，该模型没有考虑发动机内部的具体燃烧过程，而是根据能量守恒定律和牛顿第二定律推导出发动机的有效指示扭矩，并将发动机负载以及各部分的功率损失都以转矩的形式表示出来，公式如下：式中，n为发动机转速；Ti为有效指示转矩；Tf为发动机摩擦和泵气损失；Tload为发动机外加

在发动机管理系统中，几乎都采用“基于转矩平衡“的控制策略，便于发动机以及整车的转矩分配、管理及协调。本书采用了基于转矩平衡的动力输出模型，该模型没有考虑发动机内部的具体燃烧过程，而是根据能量守恒定律和牛顿第二定律推导出发动机的有效指示扭矩，并将发动机负载以及各部分的功率损失都以转矩的形式表示出来，公式如下：

式中，n为发动机转速；Ti为有效指示转矩；Tf为发动机摩擦和泵气损失；Tload为发动机外加负载转矩；Hu为燃料低热值；m·f为进入气缸的燃油流量；ηi为指示热效率；τd为燃油喷射与发动机转速变化之间的延迟。

发动机的指示热效率受多种因素影响，其中主要影响因素有点火提前角θ、空燃比λ、发动机转速n和进气歧管压力Pm。指示热效率可表示为这四个因子的乘积，具体关系为

式中，各因子需通过发动机稳态试验进行标定获得。(https://www.chuimin.cn)

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发动机的摩擦损失一般可通过两种方式获得：总结的经验公式和倒拖试验。现有的经验公式一般是对往复式活塞发动机的大量试验数据进行拟定的，对于小型转子发动机，尚无比较通用的经验公式。故本书通过倒拖试验获得发动机的摩擦转矩，此部分包括机械损失和泵气损失在内。试验时，针对三种节气门开度情况（10%、50%和100%）测量出了发动机的摩擦转矩，如图7.15所示。

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图7.15　不同节气门开度下的摩擦转矩

根据上述式子建立基于转矩平衡的发动机动力输出模型，如图7.16所示，在此模型中可以根据输入的节气门开度和发动机转速查询或者插值得到对应的摩擦转矩。

本书采用经验公式计算的发动机指示热效率与实际燃烧循环中的有效热效率有所偏离，在对发动机输出转矩的精度要求较高时，需要通过台架试验对有效热效率进行标定，将其与发动机转速和节气门开度整合成三维MAP表格存储在仿真模型中或者发动机ECU中，这样在仿真或者实际运转场合可以直接调用其中比较准确的有效热效率，并且台架试验标定的是包含摩擦损失和泵气损失的实际转矩，故在发动机转矩输出模型中，此部分可以不予考虑。本书的平均值模型主要用于电控系统的控制策略开发和控制算法验证，不需要过高精度，因此利用经验公式建立的模型精度满足控制要求。

动力输出模块的功能与优势

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