大型低速柴油机工作过程建模与仿真_王海燕
TBD620柴油机缸内工作过程仿真研究
Ｎｕ ｒｃ ｌＳｍｕａｉｎ ｏ ＢＤ ２ ｅｅ ａ ｉｅ ＳＩ —ｙｉｄ ｒＷ ｏ ｋｎ ｒ ｃ ｓ ｍｅ ｉ ｉ ｌｔ ｆＴ ６ ０ Ｄｉｓｌ￣ ｇｎ ’ ｎ ｃ ｌ ｅ ｒ ｉｇ Ｐ ｏ ｅｓ ａ ｏ ｎ
Ｗ ａ ｇ Ｐ ｎ ， ａ ｇＪａ 。 ｎ ｅ ｇ Ｗ ｎ ｉｎ
Ｋ ｙ ｒｓ：ｄｅ ｅ ｅ ｇｎ ；ｄ ｕ ｌ ｎｅｓ ｏ ｔ ｌ ｂｅｉｔｋ ａｖ ｓ ｅ ｗｏｄ ｉｓｌ ｎ ｉｅ ｏ ｂｅ ｉｌｔ；ｃ ｎｒ ｌ ｌ ｎａ ｅ ｖ ｌｅ ；ｗｏｋｎ ｒｃ ｓ ｏａ ｒ ｉｇｐ ｏ ｅｓ
０ 引 言
柴 油机缸 内空 气运 动直 接影 响着 缸 内油气 的混 合 速率 和柴 油雾 化 效 果 ，从 而 影 响 缸 内燃 烧 过 程 。 本 文 以采 用 双进 气 道 可控 涡 流 进 气 系 统 的 Ｔ Ｄ ２ Ｂ ６０ 柴 油机 为研究 对 象 ，利 用 ＦＲ ＩＥ软件 对 其 进 气 、压 缩 、燃烧 过程 进行 了仿 真计 算 ，分 析研 究 了进气 控 制 阀 的关 闭 与开启 对柴 油机 低负 荷工 况下燃 烧 和排
摘 要 ：利 用 Ｐ Ｏ Ｅ建 立 Ｔ Ｄ ２ Ｒ／ Ｂ ６ ０柴 油机 的 进 气 道 和 燃 烧 室 三 维模 型 ；并在 ＦＲ Ｉ Ｅ软 件 中对 进
气 、压缩和 燃烧 过程进 行 仿真 计 算 。分析 了 Ｔ Ｄ ２ Ｂ ６ ０柴 油机 双进 气道 可控 涡流 系统 对缸 内涡 流 、 油 气混合 和燃烧 排放 特性 的影 响 。结果表 明 ，低 负荷 工况 时关 闭双进 气道 可控 涡流 系统 的进 气控 制 阀能显 著改善 缸 内混合 气 的形成 ，提 高柴 油机燃 烧及排 放性 能 。 关 键词 ：柴油机 ；双进 气道 ；进 气控 制 阀 ；工作过 程 中图分 类号 ：Ｔ ４ １ ２ Ｋ ２ ． 文献标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ：１０ ４ ５ （０ １ ０ ０ １— ３ ７ ２ １ ） ６—１ ０ ３— ４
大型低速柴油机性能预测动态模型
大型低速柴油机性能预测动态模型
王海燕;张均东;曾鸿
【期刊名称】《中国航海》
【年(卷),期】2007(000)001
【摘要】性能预测模型及其仿真是柴油机设计、电控和故障诊断研究的重要手段.容积法模型能准确反映缸内压力的变化,但计算耗时长.它具有动态仿真的能力,一般应用于稳态仿真.通过对缸内工作过程和涡轮增压器模型的简化,结合曲柄连杆机构动力学模型,建立了以容积法为基础的涡轮增压多缸柴油机动态模型.缸内工作过程以曲轴转角为计算单位,其他部分以时间为计算单位.模型可观测瞬态过程中各主要参数的变化.以6S60MC型船用柴油主机为例,用MATLAB/SIMULINK实现仿真模型,在XEON3.0G工作站进行仿真.仿真结果显示,模型数据与台架试验数据吻合良好,仿真300 s耗时245.4 s,满足实时仿真的要求.
【总页数】5页(P105-109)
【作者】王海燕;张均东;曾鸿
【作者单位】大连海事大学,辽宁,大连,116026;大连海事大学,辽宁,大连,116026;大连海事大学,辽宁,大连,116026
【正文语种】中文
【中图分类】U6
【相关文献】
1.基于贝叶斯动态模型的某器件性能预测 [J], 樊红东;胡昌华;丁力
2.船用低速柴油机变工况性能预测 [J], 曾鸿;张均东;林叶锦;甘辉兵
3.基于氧化动态模型的沥青热氧老化性能预测 [J], 刘芳;夏洪山;艾军;刘丽
4.大型船用低速柴油机的工作过程和故障模拟 [J], 曾存;胡以怀;杨雅钧;胡光忠;李方玉
5.船用大型低速柴油机曲轴的修复与分析 [J], 王飞翔;郑炜;邓健星
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大型低速船舶柴油机建模与仿真研究
大型低速船舶柴油机建模与仿真研究彭维【摘要】运用容积法建立了某大型低速柴油机的数学模型，对其气缸内热力过程、涡轮增压器系统、进排气系统进行了仿真，得到了不同工况下的工作参数，如缸内排温、最高爆发压力、平均指示压力和扫气压力等，其仿真数据与台架试验数据较吻合。
%Using the volumetric method to establish a mathematical model of a large low‐speed diesel engines .The thermodynamic process of the cylinder ,turbocharger systems ,in‐take and exhaust systems are simulated .Operating parameters obtained under different run‐ning conditions ,such as in‐cylinder exhaust temperature ,the maximum explosion pressure , indicated mean effective pressure and scavenging pressure .Simulation data agree well with the bench test data .【期刊名称】《武汉船舶职业技术学院学报》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P12-15)【关键词】低速柴油机;容积法;示功图;建模仿真【作者】彭维【作者单位】武汉船舶职业技术学院，湖北武汉 430050【正文语种】中文【中图分类】TK421 引言对柴油机工作过程数学建模与仿真的研究，对缩短柴油机设计、优化和控制策略的设计与验证等有着显著的作用。
现常见的柴油机工作过程仿真数学模型有单区模型、双区模型、多区模型及三维模型［1-2］。
农用柴油机动力总成刚体模态参数识别
农用柴油机动力总成刚体模态参数识别张跃;崔根群;王海霞【摘要】介绍了农用柴油机动力总成在约束状态下进行刚体模态参数识别的方法.通过动力总成按正常状态安装在台架上,用锤击法进行测试,使用ME'scopeVES软件对其模态参数进行识别,得到了该型柴油机动力总成的各阶刚体模态.参考相干性曲线,通过理论计算结果与实验结果的对比,验证了采用该方法进行刚体模态识别的有效性.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2010(032)008【总页数】4页(P197-200)【关键词】动态特性;约束模态;动力总成;实验模态;相干性【作者】张跃;崔根群;王海霞【作者单位】河北工业大学,车辆工程系,天津,300130;河北工业大学,车辆工程系,天津,300130;河北工业大学,车辆工程系,天津,300130【正文语种】中文【中图分类】U461.1;TK4270 引言由于柴油机功率足、扭矩大，可以在低转速情况下实现大扭矩的输出，能够适应各种复杂路面情况，所以柴油机在农用车辆中的使用非常广泛。
柴油机工作时振动和噪声都很大，这也是影响它使用推广的原因。
为了减少发动机对整车NVH水平的影响，快速准确地测定动力总成的动态特性越来越重要。
对柴油发动机动力总成进行模态识别，可使用数值计算和实验分析[1]的方法。
本文以约束状态对动力总成进行模态识别，并通过与能量解耦法[2]得到的模态分析结果对比，两者结果接近，并在实验过程中参考相干性(coherence)函数来识别实验结果的可信度，从而得到动力总成刚体模态参数。
1 相干性在多输入多输出系统中，各个输入输出信号之间都存在着相干性，它代表了每个输入输出点之间的线性关系[3]。
相干性的存在大大增加了多输入多输出振动试验的复杂性，并提供了一个评价振动试验结果的指标。
1.1 成对数据的相干性成对数据的相干性表示一对数据在测量噪声误差存在状况下的线性关系的强弱。
对于数据xi,yi( i=1,2,3,……,N)，其相关性函数用表示，其中a对于数据xi和yi来说，当ρxy接近于1时，其数据分布分布于一条线上；当ρxy 远小于1时，xi,yi的数据散布在空间中。
AHP法在评估船用柴油机仿真模型中的应用
出该层各指标对上一层的权重。使用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ ｋ Ｂ数学 应 用软 件 ， 以在 确 定权 重 的 同时 ， 验 判 断 矩 阵 的 可 检
一
致性 ， 图 ２ 见 。
３ 模 型 的建 立
（ ）工况 集 与评 估指 标 集 的建 立 １ 在 仿 真 过 程
中， 所有 应考 虑 的工 况 构 成 了工 况 集 ， 柴油 机 指 标集
＝
主观认识 的多样 性 ， ＝ Ａ ｎ不一定 完 全成 立 。因此 ，
在 考察 Ａ Ｐ法得 到 的结果 是 否 合 理 时 ， 要 在 各 排 Ｈ 需
序 过程 中进行 一致 性检 验 。 首先 检验 判断 矩 阵的随 机一致 性 指标 Ｃ ＝（ Ｉ Ａ
一
２， ６， ４， ８
ｎ ／ ｎ一１ 其 次检验 判 断矩 阵的 随机一 致性 比例 ）（ ）；
Ｗ … ， ） ， Ｗ Ｔ ｏ
＝（ ｆ， ＷＪ １
将各 模型 在工 况 ｉ 能 －下 参 数 ｋ的 原 始 得 分 性 『 ａ班＝（ １ｕ ， ， 一化 ： ａ ， … 口 咖）。 ｐ 归 ０ ＝（ 妊 ， ｉ ， ， 咖） 口 １ａ ￣ … ０ ｌ ｆ
则 ： 型 在工 况 ｉ 性 能 下 得分 为 ： 模 ，
Ｗ ＝ｎ
＝ Ｗ
标综合评 价方法 ， 出的一种层 次权重 决策分析 方法 。 提 它合理地 将定性与定量 的决 策结合起 来 ， 按照思 维、 心
理 的规律 把决策 过程 层 次化 、 量化 。该方 法 在我 国 数 能源系统 分析 、 市规 划 、 济管 理 、 研评 价 等社会 城 经 科
即 ： Ａ —ｈ ） ＝０ （ ｉＷ 其 中 ： ＝（ ， ， ， Ｗ 。 … （） ２
低速船用柴油机瞬时扭矩预测模型与系统仿真
程: 扫气口开至扫气口关, dQ f d Υ为 0; ⑥ 后排气过程: 扫气口关至排气阀关, dQ f d Υ 、 dm s d Υ为 0。
关 键 词: 船舶、 舰船工程; 船用柴油机; 扭矩预测; 容积法模型; 曲柄连杆机构 中图分类号: U 664. 121; T K421 文献标识码: A
1 引 言
柴油机单缸压力和输出扭矩信息可应用于扭矩跟踪控制、 瞬时空燃比调节、 喷油正时、 怠速控制及 [1 ] 气缸不发火、 非正常燃烧检测等多个控制和故障诊断问题 。 船用柴油机推进系统运行环境复杂多变, 对应于不同的海况有不同的工作区, 这对于研究其合理的自适应控制系统具有重要意义[ 2 ]。 尽管可以利 [3 ] 用非接触式动态扭矩传感器测量扭矩 , 但因价格太高, 不适合大规模应用, 因此须要建立准确的柴油 机扭矩模型进行控制、 状态观测、 故障诊断算法的设计、 仿真和验证。 [4 ] H ENDR ICKS E 在 1989 年提出的循环平均值模型 , 被广泛应用于柴油机非线性控制与状态观 测[ 5 ] , 但未能体现各缸内气体压力的变化, 因此无法给出瞬时扭矩信息。 容积法模型可准确预测气缸内 气体压力的变化, 被广泛应用于柴油机稳态工作过程仿真[ 6 ] , 但因缺少柴油机动力学模型, 不能进行动 态仿真。 SON G 建 立 了 多 缸 柴 油 机 曲 柄 连 杆 机 构 仿 真 模 型 [ 7 ] , 但 没 有 涉 及 气 缸 内 压 力 的 计 算。 [8 ] FAL CON E P 等人从燃烧模型出发, 得到扭矩模型, 并进行了仿真计算 , 但其研究对象是小型机且未 包含缸内工作过程。 由于现有模型存在上述不足, 因此, 有必要深入研究, 建立完整的柴油机瞬时扭矩预测模型, 以便更 好地满足现代柴油机控制与状态观测的要求。 本文以6S60M C 型船用柴油主机为研究对象, 对容积法模 型做了一些简化, 结合曲柄连杆机构动力学, 建立了多缸柴油机的扭矩预测模型, 并进行了仿真计算。
应用于柴油机倒拖的电力拖动控制系统建模仿真
应用于柴油机倒拖的电力拖动控制系统建模仿真
马骋;王海燕
【期刊名称】《内燃机与动力装置》
【年(卷),期】2017(034)002
【摘要】以电动机作为动力源来拖动大型船用主柴油机,使柴油机实现不发火运转,达到节能环保的目的.柴油机作为拖动系统的负载,负载扭矩随转速和曲轴转角而变化.以6ES35ME-B型低速大功率柴油机为例,建立单缸扭矩仿真模型进行仿真计算.确定拖动系统负载扭矩后根据异步电动机矢量控制原理搭建了无速度传感器的转差率控制的矢量调速控制系统.将倒拖工况下的扭矩模型作为负载与变频调速系统进行连接,对仿真模型进行计算并验证了电力拖动方案的可行性.试验证明250kW的电机可以拖动柴油机在0-60r/min范围内运转,调速性能良好.
【总页数】7页(P47-52,56)
【作者】马骋;王海燕
【作者单位】上海海事大学轮机工程系上海201306;上海海事大学轮机工程系上海201306
【正文语种】中文
【中图分类】U661
【相关文献】
1.基于热平衡试验和倒拖试验的柴油机有效能传递与节能潜力研究 [J], 田永海;牛军;梁红波;曲栓;孙丹红
2.柴油机起动倒拖缸内喷雾仿真分析 [J], 彭海勇;崔毅;邓康耀
3.多参数对倒拖柴油机气缸盖壁局部瞬态传热影响的实验研究 [J], 俞水良;蒋德明
4.涡流室式柴油机倒拖示功图的热力分析 [J], 褚玉林;徐斌
5.基于电机倒拖原理的柴油机转动惯量测试系统研制及应用 [J], 万夫;敬佳佳;张志东;王文权;徐友红
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异型柴油机双机并车中的模型设计仿真
功 能设计包 括模型 建立和 离线仿 真 。根 据特 定 的模 型建立方 法 ， 由定 理 定律 推 导 而 来 的经 如
验公 式法 、 由实 际测量 数 据 模拟 得 到 的测 试 法 或
收 稿 日期 ：０ ９０ —０ ２ ０ ９３ 修 回 日期 ： ０ ９ １ ２ ２０ — １ ４ 作者 简 介 ： 王 乐 （ ９ ４） 男 ， 士 生 。 １８ ， 硕
模拟仿真提供 支持 。 关键词 ： 柴油机 ；Ｓ Ｓ Ｓ离合 器； ＭＡＴ Ａ ／ Ｉ Ｌ Ｂ ＳＭＵＵＮ 建模仿真 Ｋ；
中图 分 类 号 ： ６ ． ３ Ｕ６ ４２ 文 献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １７ ５ （０ ０ ０ ～０ ４０ ｌ７ —９３ ２ １ ） ５０ ８—４
乐， 黄
河
在控 制器 开发 的早 期 阶 段 测试 ， 可 能 早 地 发现 尽
丁 —— 机组 的加 速 时 间 ；
控制 策 略上 的错误 并作 修 改 。对 生 成 的控制 器原 型进 行测 试 ， 使得 控 制 工 程 师 能 够将 主 要精 力 集
中在 控制 策略 的修 改 和优 化上 ， 大地 改 善 了工 极 作效 率 和时 间 。
第 ３ ９卷
第 ５ 期
Ｓ Ｐ ＨＩ
船 海 工 程
ＯＣＥＡＮ ＥＮＧＩ ＥＲＩ ＮＥ ＮＧ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ５ １３ ． ＯＣ ． ０ ０ ｔ２ １
２１ ０ ０年 １ ０月
异 型 柴 油 机 双 机 并 车 中 的模 型设 计 仿 真
王 乐， 黄 河
（ 海 交通 大 学 轮 机 工 程 系 ， 海 ２ ０ ３ ） 上 上 ０ ０ ０
基于Simulink柴油机工作过程的仿真分析
基于Simulink柴油机工作过程的仿真分析作者：朱万炫来源：《现代职业教育·职业培训》2019年第12期[摘; ; ; ; ; ;要]; ;根据柴油机气缸内工作介质在各阶段的气体状态给出了柴油机工作过程的数学模型，并据此利用Matlab / Simulink工具搭建了柴油机工作过程各阶段相应的仿真模型，针对所建立的仿真模型进行了仿真分析，得出了柴油机单缸工作过程的扭矩输出特性及示功图。
[关; ; 键; ;词]; 柴油机;数学模型;仿真模型[中图分类号]; TK421 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;[文献标志码]; A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; [文章编号]; 2096-0603（2019）36-0120-02柴油机的热机效率主要取决于缸内介质的工作过程[1]，故针对柴油机的工作过程进行相应的仿真工作对优化内燃机的参数设计、减少研发费用、缩短产品开发周期等都具有非常重要的意义[2]。
作者在文献中较为详尽地阐述了柴油机缸内工作过程中各阶段介质状态的微分方程，并基于Simulink工具建立起相应过程的仿真模型，进行了仿真分析。
一、柴油机数学模型根据零维假设[3]，可以用三个基本参数（P、T、m）来表征缸内的气体状态，并用理想气体状态方程和缸内介质在各阶段能量及质量均守恒的条件就可以将柴油机整个工作过程联系起来。
其中，能量守恒方程为：=（+hS-he--p-u-m）质量守恒方程为：=-+气体状态方程为：pV=mRT根据气体状态的变化情况，柴油机的工作循环可以分为压缩阶段、燃烧阶段、膨胀阶段、纯排气阶段、气门重叠阶段和纯进气阶段六个阶段。
1.压缩阶段柴油机的压缩阶段为关闭进气门至气体开始显著燃烧。
这一时段缸内工作介质的质量保持不变，其能量方程可以简化为：=（--p）2.燃烧阶段柴油机的燃烧阶段为混合气体开始燃烧时刻起直至燃烧结束。
这一阶段中，进气门和排气门始终处于关闭状态，根据当量燃烧规律[4]，此阶段缸内某瞬时时刻的燃料量为：mB=+mB r利用瞬时过量空气系数？琢？渍来表征这种燃料量变化，燃烧阶段的能量方程为：=（--p-u-m）3.膨胀阶段此阶段中活塞由于气体膨胀而产生运动，缸内工质的总质量仍然保持不变，总质量增加了单循环供油量的大小mBS，即：m=mL+mB r+mB S能量方程与压缩阶段的能量方程一致。
基于GTpower与Simulink的发动机及其控制系统仿真
第２０卷第１６期２００８年８月系统仿真学报＠ＪｏｕｍａＩｏｆＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉ蚰、，０１．２０Ｎｏ．１６Ａｕｇ．，２００８基于ＧＴ＿ｐｏｗｅｒ与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的发动机及其控制系统仿真王银燕，杜剑维，王贺春，石凡（哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，哈尔滨１５０００１）摘要：为了减少发动机控制系统的开发时间和费用，建立了基于ＧＴ．ｐｏｗｅｒ与ＭＡＴＬＡＢ／ｓｉｍｕＵｎｋ的联合仿真环境，并在此之上建立了相继增压柴油机的模型。
仿真结果与试验数据进行了对比，证明该仿真模型适用于相继增压控制系统开发．在此基础之上，进行了相继增压切换仿真，分析了该仿真平台对于发动机控制系统设计的意义．关键词：发动机；相继增压；Ｇ，ｒ－ｐｏｗｅｒ；ＭＡＴＡＩ，ＡＢ／ｓｉｎｍｌｉｌｌｋ；系统仿真中图分类号：ＴＰ３９１．９；ｎ“１３．５文献标识码：Ａ文章编号：１００４．７３１Ｘ（２００８）１６－４３７９．０３ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＥｎｇｉｎｅａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＧ１’－ｐｏｗｅｒａｎｄＳｉｍｕＵｎｋ黝ⅣＧＭ玎埘疗，ＤＵ觑疗一聊ｆ，黝ⅣＧ胁一ｃ办“门，·Ｓ！ｌ啪励刀（ｃｏＩｌｅｇｅｏｆＰｏｗｅｒ粕ｄＥｎｅｑ科Ｅｎｇｉｎｅｅ血ｇ，ＨａｒｂｊｎＥｎｇｉｎ嘲曲ｇＵｎｉＶ啪咄Ｈａｒｂｉｎ１５０００ｌ，ｃｈｉＩｍ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｈｌｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔ１１ｅｄｅＶｅｌ叩ｍ％ｔｔ蚰ｅ柚ｄ∞ｓｔｏｆ饥百ｎｅｃｏｎ仃ｏｌｓｙｓｔｅⅡ塔，∞聊６切口打册占ｆｍ甜，口肋珂明Ｖ蛔月胁狮ｆｂｄｓｅｄＭＡＴＬＡＢ／ＳｉｍＨｌｉｎｋｎ砌ＧＴ－ｐｏｗｅｒｗｎｓｈｉｌｔｎｎｄｃｏ—ｓｉ＂ｍｌｄｔｉｏｎｍｄｅｔ《ａｓｅｑｔｌｅｎｔｉｎｌｔｔｌｒｂｏｃｈａｒｇｉｎｇｄｉｅｓｅｌ棚ｇｔｎｅｗ船部细６，西＾以Ｔｈｅｓｉ删ｌａｔｉ∞ｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｃｄｗｉｔｈｅｘｐｅｒｉｍ％ｔｓ，ａｎｄ打妇ｐｍｗｄ纳耐肪已ｃＤ咕拥甜肠ｆｆＤ厅所Ｄｄ音，妇ｓｔｌｉ｜口ｂｌｅ加ｒｄ删ｅｔｏｐｍｅｎｔ《ｓ麟ｑｅｎｎｎｌｍｒｂｏｃｈａ毽ｉ曙ｃｏｎ臼Ｄｌ夥ｓｔｍ．ｓｗｉｔｃｈ蟛ｓｅｑｔＩｅｎｔ记｜ｍｒｂｏｃｈａｒｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗ∞ｓｉｍｕｌｎｌｅｄ．ｎｎｄｍｅｓｉｇ啦孬ｃｄｎｃｅ碍ｔｈｉｓｓｉｍｔｌｌ口ｌｉｏｎｐｌｎ咖ｒｍｗｎＳｄｎｎ｜ｙｚｅｄｔｏｍｅｄｅｓｉｇｎ可ｅｎｇ讯ｅｃｏｎ臼Ⅺｌｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：∞ｇｉｎｅ；∞ｑｕ∞ｔｉａｌｔＬⅡｂｏｃｈａ咖ｇ；ＧＴ－ｐｏｗｃｒ；ＭＡ：兀，ＡＢ／ＳｉＩｎｕｌｉｌｌｌ【；ｓｙｓｔｅｍｓｉｎｍｌａｔｉｏｎ引言研究更加具有实际意义·随着发动机各种新兴技术的不断发展，发动机的电控技术发展极为迅速，日趋复杂，因此需要在发动机研发中降低控制系统的研发时间与成本，这样亦可加速发动机的研发进程。
浅谈大型渔船柴油机发电机组建模与仿真
２１ 执行电机传递 函数的推导 ．． １
作后 ， 柴油机 的输 出转矩不会立 即增加或减少 ， 而有一定 的
时滞 ， 如图 ４。
图４ 柴油机输出转 矩延迟
图 ３ 伺 服 电 机 的 电 路原 理 图
如果 忽略 间隔环节 ，同时用一个 滞后 环节来代 替燃烧 采用 直 流伺 服 电机 电枢 控制 ，电 路 图见 图 ３ 。对放 大
器 ， 入控制 电压变化 △ ， 输 “ 则输 出平均 电压变化 Ａ ｕ 。Ｕ ＝ 毛 ・ “ 毛为放 大系数 。 △， 环节和热力环节 ， 对一定 柴油机来 说 ， 这一滞后环节是确定
的。 其滞后时 间与柴油机的转速 ｎ 和汽缸冲程数有关 。
Ａ （ ＝ｋ・ ｈ・ Ｍｄ ） ｓ Ａ ｅ 。 （ ．） ２５
关键词 ：大型渔船柴油发 电机组 建模 仿真
作， 大型渔 船发 电机 的调 压器 和调速器 都提 出了较高 的要
１ 大 型 渔 船 电力 系统 概 述
大型渔船电力系统是全船的一个独立系统 。 从发 电、 配 电、 电到各种 用 电设备构 成统一 的整体 。 输 对于负 载而言 ， 它要求 其端 电压以及 电压 的频 率维持恒 定 ，因此 对于大 型 渔船 电力系统 而言 ， 维持 电源 的电压及 电压频率恒 定是 电 力系统运 行 的两项 关键性 指标 。 型渔船交 流 电站 负载 的 大 变化 ， 如起货机拖 动 电动机 的起动 、 转、 转和停 车， 正 反 将
则上式
…
第 ２ 卷 第 １ 期 ２ ２
）
：
—
（ ．） ２５
图 ２ 系统 结构框 图
２１ 柴油 机 的 转 矩 输 出滞 后 ．２ ．
当执行 电机根 据控制信 号拉动 油 门时 ， 由于油 门杆 有
面向HIL应用的大功率柴油机半物理建模方法
面向HIL应用的大功率柴油机半物理建模方法孟长江;任路;贾利;范燕朝;申晓彦;董新宇;吕慧;王海燕;仇会彬;刘国浩【摘要】Based on semi-physical modeling theory ,a real time model of high pressure common rail diesel engine was built by usingMatlab/Simulink software to realize the hardware-in-the-loop testing of controller .The modeling principle of key compo-nents of diesel engine was introduced and the simulation tests under the starting ,idle and dynamometer conditions were con-ducted .The results show that the error between simulation and test is less than 6% .Therefore ,the diesel engine model can complete the verification of controller control function and can be applied to the early development of engine control strategy and the HIL test of controller .Accordingly ,the model has high reliability and versatility .%为实现控制器硬件在环(Hardware-in-the-loop,HIL)测试,根据半物理建模方法,基于Matlab/Simulink建立了大功率高压共轨柴油机实时仿真模型.介绍了柴油机关键部件的建模原理,并进行了起动、怠速工况和测功机工况下的仿真试验,通过对比分析发现,仿真结果与试验数据误差小于6%,表明所建柴油机模型能够完成控制器控制功能的验证,可以应用于发动机控制策略的前期开发和控制器的HIL测试,模型具有较高的可靠性和通用性.【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】5页(P34-38)【关键词】柴油机;高压共轨;硬件在环;半物理模型;仿真【作者】孟长江;任路;贾利;范燕朝;申晓彦;董新宇;吕慧;王海燕;仇会彬;刘国浩【作者单位】中国北方发动机研究所(天津),天津 300400;中国北方发动机研究所(天津),天津 300400;中国北方发动机研究所(天津),天津 300400;中国北方发动机研究所(天津),天津 300400;中国北方发动机研究所(天津),天津 300400;中国北方发动机研究所(天津),天津 300400;中国北方发动机研究所(天津),天津 300400;北京经纬恒润科技有限公司,北京 100191;北京经纬恒润科技有限公司,北京 100191;西安军事代表局驻天水地区军事代表室,甘肃天水 741000【正文语种】中文【中图分类】TK422HIL仿真是车辆电控单元(ECU)开发流程中的重要环节。
船用大功率低速机高压SCR系统流动仿真与优化设计
图 1 试验系统结构原理图
IMO） 关于 NOX 的排放 Tier芋标准已于 2016 年 1 月 1 日 正式实施，要求在现有 Tier域基础上，NOX 排放降低 75% 左 右 [1]。 选 择 性 催 化 还 原 技 术 （Selective Catalytic
针对高压 SCR 系统，本研究的步骤如下： 根据 SCR 反应原理，喷入反应系统的尿素需要热解
间，催化性能稳定，适用于高硫油和低硫油，且结构紧凑，
利于反应器小型化设计，已经成为低速机 NOX 排放治理 的重要技术手段；但高压 SCR 系统相对复杂，对柴油机影
响也较大。因此，本研究将利用流体动力学仿真软件进行 高压废气流动及尿素喷射仿真分析，研究反应器相关结构 尺寸和废气参数对 SCR 反应器脱销性能的影响；并结合 DOE 实验设计方法，寻找最优设计点，为后续开展低速机 高压 SCR 系统集成技术研究提供理论支撑。
产生氨气，在烟气进入催化剂反应器之前需要提供足够的
Reduction，SCR）是通过向柴油机排气中喷入还原剂（如尿 热解和混合区域，即需在反应器前加装混合器；本研究中
素溶液），将排气中的 NOX 还原成 N2 和 H2O；该技术 NOX 反应器和混合器中心线处在同一水平面上，其布置方式如 转化率高，对柴油机性能影响较小，已成为降低船舶柴油 图 1 所示。
Internal Combustion Engine & Parts
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船用大功率低速机高压 SCR 系统流动 仿真与优化设计
郭明山曰李晓波曰朱向力曰孔文杰曰汪湄曰王振华
YC6A柴油机工作过程数值模拟
YC6A柴油机工作过程数值模拟摘要：本次论文根据柴油机不同的运行工况，对所建柴油机模型进行了仿真试验，观察柴油机转速、转矩等参数随时间和负载的变化规律，并与柴油机的实际试验结果进行对比，仿真结果与试验结果基本吻合，从而表明所建立的数学模型和仿真模型及仿真方法是正确可行的。
该仿真系统具有较为完善的功能，可进行各种参数试验，且可通过修改模型及有关参数即可适应不同机型等优点。
关键词：YC6A柴油机;平均值建模;仿真分析;simulink1.柴油机Simulink仿真模型1.1仿真参数设置仿真模型的本质是一个计算机程序，而利用imulink仿真实质上就是求解微分方程或差分方程的过程。
模型在仿真前要进行参数设置，需设置的参数包括：仿真开始时间Starttime、停止时间Stoptime，积分方法Solver，步长Step等参数。
1.1.1设置仿真时间设置仿真开始和停止时间就是在Starttime和Stoptime的编辑框内输入相应的数值，单位“秒”。
实际运行时间一般与时钟不一致，实际的运行时间与计算机的性能、模型的复杂程度、算法、步长等很多因素有关。
1.1.2选择仿真算法Simulink模型的仿真需要计算仿真起始时刻到终止时刻之间的每个时间步的输入、输出和状态值，这就需要仿真算法来执行。
在求解微分方程的过程中没有一个普遍适用的最佳解法，对一个给定的系统，要根据系统本身的特性来选择最佳求解方法。
打开simulink菜单下的ConfigurationParameters对话框，在Solver选项页内，可供选择的算法有：定步长连续算法、变步长连续算法、定步长离散算法和变步长离散算法。
本文根据模型特点采用的变步长的ODE45算法。
1.1.3设置仿真步长仿真的主要过程一般是求解常微分方程组。
“Solveroptions”的内容就是针对求解常微分方程组而设计的。
其中的Type选项是用来选择仿真步长是变化的还是固定的。
基于一维模型的柴油机润滑系统仿真及实验研究
——————————————收稿日期：2011-10-17作者简介：王斌(1984----)，男，在读硕士，主要研究方向为内燃机性能优化技术。
基于一维模型的柴油机润滑系统仿真及实验研究王斌1， 孙平1， 刘天将1， 董彪;2（1.江苏大学汽车与交通工程学院， 镇江 212013；2. 潍柴动力扬柴股份有限公司，扬州 225009）摘 要：通过一维液压仿真软件对某柴油机润滑系统进行了仿真模拟，根据相关流动参数的仿真模拟结果分析润滑系统的压力分布。
试验研究验证了计算结果的准确性，并通过结构改进优化了柴油机润滑系统的流量和压力分布。
关键词：柴油机，润滑系统，机油压力，一维仿真 中图分类号：TK421 文献标识码：AOne-dimensional simulation and experimental study of lubrication systemof diesel engineWANG bin 1, SUN Ping 1, LIU Tianjiang 1, DONG Biao 2(1. School of Automobile and Traffic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China;2. Weichai Power Yangchai Co., Ltd., Yangzhou, Jiangsu 225009, China)Abstract : The lubrication system of diesel engine was simulated by the software of one-dimensional hydraulic system simulation.The simulated results of main hydraulic parameters were showed and the lubrication system pressure distribution was calculated. The accuracy of simulation was verified by experiments, the flow rate and pressure distribution of lubricating system was optimized.Key words : diesel engine, lubrication system, oil pressure, one-dimensional simulation,润滑系统是内燃机的重要系统之一，主要功能是供给内燃机运动摩擦副适当压力和流量的润滑油，保证良好的润滑和清洁磨粒的作用[1]。
虚拟仿真在 AJR 发动机实训课程中应用的研究
100虚拟仿真在AJR 发动机实训课程中应用的研究徐文海 王 云（盐城工业职业技术学院，江苏 盐城 224000）摘 要：在“发动机拆装实训”这门课程教学中，由于学生人数普遍多于发动机台架数，人均无法分得一台机器，并且每个引擎需要长时间拆卸，教学效率通常较低。
故急需探索虚拟仿真拆装教学的必要性、可行性及有效性。
在学习理论知识的同时，学生可以深刻理解发动机的构造原理和工作原理，避免了学生等待的情况，极大地提高了教学效率和学习效率。
关键词：发动机；汽车专业；虚拟仿真一、“发动机拆装实训”课程应用虚拟仿真教学的必要性“发动机拆装实训”课程是我校汽修与汽制专业里的一门核心职业技能课程，发动机拆装技能实训是汽车修与汽制专业课程教学计划的重要组成部分，是汽车专业技能的必修内容，是不可缺少的实践环节[1-2]。
通过拆装发动机技能的培训，向学生传授基本的劳动技能和基本的思想风格；让学生了解汽车的结构和原理；培养学生的动手操作能力，提高学生的工程应用能力、创新能力、分析和解决实际问题的能力；拓宽学生的知识面，为将来的理论课程和未来的工作实践打下坚实的基础，并有助于提高学生的整体素质[3-5]。
作为汽车专业的必修课程，该课程以汽车结构为载体，以专业工作流程为指导。
内容与国家职业技能鉴定标准相结合，培养良好的职业道德和创新精神，掌握结构原理，安排学生参加工程培训，实现大学生工程实践能力的培养和塑造。
汽车发动机拆装培训是培训内容体系中必不可少的部分，是在工程意向培训过程中，培训学生的操作技能，并建立重要的实践教学环节[6-7]。
但是，由于学生人数远多于发动机拆卸与组装的数量，并且发动机的拆卸与组装需要很长时间，因此出现学生等待拆卸与组装现象，大大降低了教学效率。
因此，在教学过程中使用引擎虚拟化仿真技术将大大提高教学效率，激发学生的学习兴趣，并取得更有效的结果[8]。
二、“发动机拆装实训”课程应用虚拟仿真教学的可行性汽车发动机拆装培训教学软件利用计算机技术，网络技术，三维动画技术等更直观的表达方式进行汽车发动机拆装培训，让学生掌握发动机的拆卸和组装过程，了解各种工具的使用，并培养学生的意识和实际操作水平。
涡轮增压器热力学模型与柴油机动态仿真
涡轮增压器热力学模型与柴油机动态仿真王海燕;赫伟建;张旭升;刘冲【摘要】建立了一种基于热力学定律的离心式压气机动态模型,该模型仅使用压气机的基本结构参数而不需要试验图谱.压气机模型与涡轮模型一起构成涡轮增压器动态模型,并与柴油机模型进行了联合匹配仿真.研究结果表明:该模型准确可信,扩大了压气机模型的工作范围,可有效改善柴油机模型在低负荷、低转速时的动态性能.模型计算速度快,实时性好,可用于柴油机性能优化、控制系统开发等多个领域.%A dynamic model of centrifugal compressor was established based on the law of thermodynamic.The model could use only the basic structural parameters of the compressor without using the experimental data map.The compressor and turbine models consisting a turbocharger dynamic model were used in a joint matching simulation with the diesel engine model.Results show that the model enlarges the working range of compressor model and effectively improves the dynamic performance of diesel model especially at lower revolution and lower load.The model has fast calculation speed and excellent real time performance, which can be used in engine performance optimization, control system development, etc.【期刊名称】《内燃机工程》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】7页(P128-134)【关键词】内燃机;柴油机;涡轮增压器;压气机;热力学模型;匹配仿真【作者】王海燕;赫伟建;张旭升;刘冲【作者单位】上海海事大学商船学院,上海 201306;水运科学研究院环境保护与节能技术研究中心,北京100088;上海海事大学商船学院,上海 201306;上海海事大学商船学院,上海 201306【正文语种】中文【中图分类】TK422.2柴油机动态模型在动力装置优化设计、控制系统开发等领域起到了重要作用[1-3]，而涡轮增压器模型是影响仿真性能的关键因素之一。
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扩散燃烧持续角较小 ,在 40°～ 50°,本文取 50°计
算. 这样做可以简化参数计算的难度. 因此只需对 θz 、τ、Q d 三个参数寻优就可以得到燃烧放热规
律.
表 1 为根据不同工况下实测示功图计算得到
的参数 ,可用来对变工况下模型参数进行插值计
算.
表 1 燃烧放热规律参数
负荷 / % 100 90 75 50
2 大 连 海 事 大 学 学 报 第 32 卷
质量 ;χ为在某一曲轴转角时 ,已燃烧掉的燃油质 量与 gf 之比 ; dχ/ dφ为燃烧放热规律.
式(1) 表明 : 气缸热力学能的变化是由喷入
燃油的燃烧热量 、进入气缸新鲜空气带入的热量 、
(大连海事大学 轮机工程学院 ,辽宁 大连 116026)
摘要 :采用容积法建立了大型低速柴油机缸内工作过程的仿真模型 ,利用实测示功图对不同负荷下 Vibe 燃
烧放热规律参数进行了优化计算. 以 MAN B &W 公司生产的 6S60MC 型船舶柴油主机为例 ,用 Matlab/ Simulink 进行了缸内工作过程的仿真 ,并与台架试验数据进行了对比分析. 结果显示 ,仿真模型的运行结果与 实测数据基本吻合 ,仿真模型精确度很高. 模型已用于船舶主推进动力装置的动态仿真中.
d( mzUz) dφ
=
d Qf dφ
+
d ms dφ
Is
-
d me dφ
Ie
-
d Qw dφ
-
pz
dVz dφ
(1)
d mz dφ
=
d ms dφ
-
d me dφ
+
gf
dχ d
(3)
式中 :φ为柴油机的曲柄转角 ; m z 为气缸内气体
的质量 ; U z 为气体热力学能 ; d ( m z U z ) / dφ 为气
燃油消耗率 / (g ·kW ·h - 1) 181. 55 175. 86 173. 56 176. 12
转速 n/ ( r ·min - 1)
83. 3 95. 4 101. 4 105
扫气压力 / MPa
0. 224 0. 3074 0. 3544 0. 3904
排气压力 / MPa
0. 2084 0. 2854 0. 3314 0. 3674
主机结构参数及外部数据输入模型 ,即可计算出 示功图. 根据不同工况修改气缸模块输入的外部 数据 ,运行模型 ,记录仿真数据 ,并保存仿真得到 的 p - φ示功图.
表 3 为各工况下柴油机计算压缩压力和爆发 压力与实测值的比较. 表 3 中数据显示 ,在各工况 下 ,由模型计算得到的压缩压力及爆发压力与实 测值都几乎相等. 这说明模型在各工况下都能保 证其正确性.
2 仿真模型
仿真模型采用模块化建模方法 , 根据气缸工 作过程划分各子模块 ,首先建立各子模块模型 ,然 后把各模块组合即得到整体模型. 2. 1 模块的划分
气缸工作过程可划分为 6 个阶段 :压缩过程 (压缩始点到燃烧始点) 、燃烧过程 (燃烧始点到燃 烧终点) 、膨胀过程 (燃烧终点到排气阀开) 、自由 排气过程 (排气阀开到扫气口开) 、扫气过程 (扫气 口开到排气阀关) 、后排气过程 (扫气口关至排气 阀关) . 程序按气缸工作过程划分为 6 个模块 , 根 据曲轴转角和定时依次调用这 6 个模块 , 完成缸 内过程的仿真. 2. 2 代数环问题的解决
4 大 连 海 事 大 学 学 报 第 32 卷
图 6 100 %负荷示功图对比
时模型的准确性略微降低. 另一方面 ,压缩和膨胀 过程中计算值和实测值偏差稍大 ,这主要因为这 两个过程中气缸周壁的传热对缸内气体能量的影 响较大 ,而计算气缸周壁传热时采用了平均温度 , 从而使误差稍大.
模型的输入为扫气箱压力 ps 、排气管压力 pt 、单 缸 循 环 供 油 量 gf 、扫 气 箱 温 度 Ts. 其 Simulink 总体仿真图如图 1 所示 , 其中 CaBuilder 模块把时间转换为曲轴转角 ;Delay 模块保证模型 在压缩始点启动 ; Calinder 模块是模型的核心 , 计 算缸内工作过程 ,输出气缸压力. 在 Calinder 模块 建立压缩 、燃烧 、膨胀 、自由排气 、扫气 、后排气等
工质与燃烧室组件进行热交换的热量 , 以及传给
活塞的机械功所相当的热量组成.
1. 2 燃烧放热规律
柴油机燃烧过程十分复杂 , 目前的认识水平 和计算能力尚不足以进行燃烧过程的精确模拟.
就预测示功图以及工作过程综合性能参数而言 ,
采用零维模型的计算精度往往并不逊色于采用多
维模型的计算结果[3 ] .
第 32 卷 第 2 期 2006 年 5 月
大连海事大学学报 Journal of Dal ian Maritime University
文章编号 :100627736 (2006) 0220001204
大型低速柴油机工作过程建模与仿真 Ξ
Vol. 32 No. 2 May 2006
王海燕 ,张均东 ,曾 鸿
燃气气体常数 ; gf 为每缸每循环喷入气缸的燃油
Ξ 收稿日期 :20052112161 作者简介 :王海燕 (1976 - ) ,男 ,河北平山人 ,博士研究生 ; E2mail :yanssha @newmail. dlmu. edu. cn. 张均东 (1967 - ) ,男 ,浙江杭州人 ,教授 ,博士生导师.
θz/ (°) 178. 5 177. 5 177. 5 178. 5
τ/ (°) 15. 3 14. 7 14. 5 13. 6
Qd 0. 30 0. 28 0. 25 0. 25
扫气过程采用“浓排气”模型 , 可以简化计 算 ,能反映整个换气过程的各阶段特点 ,并有较高 的计算精度[4 ]. 通过扫气口 、排气阀的气体流量 及气缸周壁的热传导等计算可参见文献[5 ].
1 柴油机工作过程的数学模型
1. 1 基本方程 容积法模型假设气缸内工质是理想气体 , 在
任何一个瞬间都混合均匀 ,各处的工质成分 、温度
和压力都是相同的 , 可用三个基本参量 , 即质量 ( m ) 、温度 ( T) 和压力 ( p) 来表示气缸内的气体 状态[2 ] . 这样 ,用能量守恒方程 、质量守恒方程和 气体状态方程把整个工作过程联系起来 , 得到气 缸内工作过程的基本数学模型 :
缸热力学能的变化量 ;d Qf / dφ 为喷入燃油燃烧
产生的热量 ; d ms/ dφ为进入气缸新鲜空气流量 ;
Is 为新鲜空气的焓 ;d me/ dφ 为排出气缸的废气
流量 ; Ie 为废气的焓 ; d Q wi/ dφ为工质与燃烧室组
件进行热交换的热量 ;d V z / dφ 为气缸容积的变
化量 ; pz 为气缸压力 ; V z 为气缸容积 ; Rz 为缸内
关键词 :船用柴油机 ; 工作过程 ; 容积法模型 ;动态仿真 中图分类号 :U 664. 121. 1 文献标识码 :A
0 引 言
柴油机工作过程的建模与仿真 ,是实现船舶 主推进动力装置仿真的关键. 一般地 ,柴油机工作 过程仿真模型可分为准静态模型 、容积法模型和 特征模型[1 ] . 其中容积法模型是目前使用比较普 遍的非线性模型 ,这类模型建立在常规的热力循 环模拟的基础之上 ,是在稳态模型基础上发展起 来的非线性模型. 柴油机缸内工作过程决定了柴 油机的工作效率 ,是柴油机工作循环中最重要的 环节之一. 正确地认识缸内工作过程 ,建立合理的 仿真模型对实现柴油机乃至整个动力装置的仿真 起着决定性作用. 本文以 MAN B &W 公司生产 的 6S60MC 船舶柴油主机为例 ,采用容积法建立 缸内工作过程的仿真模型 ,应用 Matlab/ Simulink 进行了仿真计算 ,并与实测数据进行了对比分析.
式 (5) 、(6) 中的参数可根据实测柴油机示功
图进行燃烧分析计算得到实际柴油机放热规律曲
线 ,然后建立非线性最小二乘法模型寻优 ,得到模
型的参数[4 ] . m 1 、m 2 分别影响预混合燃烧和扩散 燃烧峰值出现的时间 , 对大型低速柴油机分别取
为 2 和 0. 8 即可满足要求[4 ] . 对大型低速柴油机 ,
柴油机缸内工作过程是循环进行的 , 前一循 环的输出是下一个循环的输入 , 这样就形成了一 个代数环. 此外 , 在扫气过程中 , 由于采用的浓排 气模型是由一组代数方程迭代求解的 , 这也形成 代数环. 在 Simulink 中代数环会严重影响计算的 速度和精度 ,对代数环需要严格限制.
最根本的解决代数环的办法是设计没有代数 环的模型 ,但这在实际问题中难于做到. 本文采用 两种办法解决这一问题 : (1) 由代数方程迭代计 算引起的代数环采用直接编写 S - 函数的办法 ; (2) 其他代数环采用增加记忆模块破坏代数环的 方法. 2. 3 仿真模型
扫气温度 / K
298 306 307 310
图 3 50 %负荷示功图对比
图 4 75 %负荷示功图对比
图 5 90 %负荷示功图对比
负荷时的仿真 p - φ示功图与实测 p - φ示功图 的对比 ,图中实线表示计算值 ,虚线为从实测示功 图扫描得到的实测值. 从图 3～6 中可以看出 ,各 工况下仿真曲线与实测曲线几乎重合 ,但低负荷
轮增压器 ,增压器额定转速为 13 900 r/ min. 台架
试验时柴油机各工况实测的外部数据如表 2 所
示 ,分别测量了 50 %、75 %、90 % 和 100 % 负荷时
的数据.
表 2 各工况实测外部数据
负荷 / %
50
75
90 100
功率 / kW
6120 9180 9265 12240
表 3 实测值与计算值的对比