一种双燃料发动机控制器仿真测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双燃料发动机控制器仿真测试系统，用于实现HPDI发动机控制器的HIL测试，该系统包括：实时仿真机及发动机控制器；实时仿真机用于运行环境模型、驾驶员模型及整车模型，将环境模型输出的车辆环境参数、驾驶员模型输出的驾驶员行为参数及整车模型输出的各个车辆运行参数发送给发动机控制器；整车模型包括双燃料发动机模型(包括气路模型、燃料供给模型、气缸燃烧模型、热平衡模型)、附件模型、传动系统模型、车辆纵向动力模型；接收发动机控制器发送的控制信号，根据控制信号继续运行环境模型、驾驶员模型及整车模型；发动机控制器用于根据车辆环境参数、驾驶员行为参数及车辆运行参数确定发动机工况并生成并发送控制信号。
【专利说明】一种双燃料发动机控制器仿真测试系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发动机控制领域，具体涉及一种双燃料发动机控制器仿真测试系统。
【背景技术】
[0002] 车辆发动机EOJ(Electronic Control Unit,电子控制单元）的开发通常采用系 统需求、概念设计、应用软件建模、应用层与底层代码集成、软件测试、验证的现代V流程模 式。在对发动机ECU进行测试过程中，传统的台架、整车在线测试验证方式，耗费大量的人 力物力，问题不易复现，难以运行极限工况、且存在危险因素；而开环的手工信号发生器又 不能模拟动态、闭环工况。而HIL(Hardware-In-Loop，硬件在环）仿真测试，通过被控对象 模型仿真的方式来模拟真实的运行环境，可实现动态测试闭环测试、测试过程可重复、模拟 极限工况、自动测试，经济性好、安全，是发动机E⑶开发中非常重要的一个环节。
[0003] 在现有技术中，发动机ECU HIL仿真测试系统以单燃料发动机的为主，如柴油 机ECU HIL测试系统，主要是运用柴油机平均值模型来仿真柴油机。但是，一种新型的 HPDI (High Pressure Direct Injection,高压直喷）天然气、柴油双燃料发动机采用柴油 引燃的方式来实现天然气缸内直喷的技术、并会随着工况的变换切换燃料模式，其控制涉 及柴油、天然气双燃料，比传统的单燃料发动机控制逻辑更加复杂。现有的单燃料发动机 ECU HIL仿真方案无法满足高压直喷天然气、柴油双燃料发动机ECU的HIL测试需求，即在 现有技术中没有针对高压直喷双燃料发动机ECU的HIL测试系统。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供一种双燃料发动机控制器仿真测试系统，从而实现高压直 喷天然气、柴油双燃料发动机ECU的HIL测试。
[0005] 为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
[0006] -种双燃料发动机控制器仿真测试系统，所述系统包括：
[0007] 实时仿真机以及发动机控制器；
[0008] 所述实时仿真机用于运行环境模型、驾驶员模型以及整车模型，所述整车模型包 括双燃料发动机模型、附件模型、传动系统模型、车辆纵向动力模型；所述双燃料发动机模 型包括气路模型、燃料供给模型、气缸燃烧模型、热平衡模型；所述燃料供给模型用于计算 柴油轨压、天然气轨压、柴油喷油量以及天然气喷射量；所述气缸燃烧模型包括扭矩模型以 及废气成分模型，所述扭矩模型用于计算发动机的输出扭矩，所述废气成分模型用于计算 废气成分；
[0009] 所述实时仿真机用于将所述环境模型输出的车辆环境参数、所述驾驶员模型输出 的驾驶员行为参数以及所述整车模型输出的各个车辆运行参数发送给所述发动机控制器； 接收所述发动机控制器发送的控制信号，根据所述控制信号继续运行环境模型、驾驶员模 型以及整车模型；
[0010] 所述发动机控制器用于根据所述车辆环境参数、所述驾驶员行为参数以及所述车 辆运行参数确定发动机工况并执行控制逻辑生成控制信号，将所述控制信号发送给所述实 时仿真机。
[0011] 相应的，所述燃料供给模型包括：
[0012] 柴油喷油器模型、柴油高压油泵模型、柴油轨模型、天然气轨模型以及天然气喷射 阀模型；
[0013] 所述柴油喷油器模型用于根据采集得到的柴油喷射脉宽以及柴油轨压，计算柴油 喷油量并输出给所述柴油轨模型；
[0014] 所述柴油高压油泵模型用于采用平均值方法计算高压油泵泵油量并输出给所述 柴油轨模型；
[0015] 所述柴油轨模型用于根据所述柴油喷油量以及所述高压油泵泵油量，计算柴油轨 压并输出给所述柴油喷油器模型以及所述天然气轨模型；
[0016] 所述天然气轨模型用于根据所述柴油轨压获得天然气轨压；
[0017] 所述天然气喷射阀模型用于根据采集得到的天然气喷射脉宽以及所述天然气轨 压，计算天然气喷射量。
[0018] 相应的，所述柴油轨模型具体用于：
[0019] 根据连续性方程
【权利要求】
1. 一种双燃料发动机控制器仿真测试系统，其特征在于，所述系统包括： 实时仿真机以及发动机控制器； 所述实时仿真机用于运行环境模型、驾驶员模型以及整车模型，所述整车模型包括双 燃料发动机模型、附件模型、传动系统模型、车辆纵向动力模型；所述双燃料发动机模型包 括气路模型、燃料供给模型、气缸燃烧模型、热平衡模型；所述燃料供给模型用于计算柴油 轨压、天然气轨压、柴油喷油量以及天然气喷射量；所述气缸燃烧模型包括扭矩模型以及废 气成分模型，所述扭矩模型用于计算发动机的输出扭矩，所述废气成分模型用于计算废气 成分； 所述实时仿真机用于将所述环境模型输出的车辆环境参数、所述驾驶员模型输出的驾 驶员行为参数以及所述整车模型输出的各个车辆运行参数发送给所述发动机控制器；接收 所述发动机控制器发送的控制信号，根据所述控制信号继续运行环境模型、驾驶员模型以 及整车模型； 所述发动机控制器用于根据所述车辆环境参数、所述驾驶员行为参数以及所述车辆运 行参数确定发动机工况并执行控制逻辑生成控制信号，将所述控制信号发送给所述实时仿 真机。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料供给模型包括： 柴油喷油器模型、柴油高压油泵模型、柴油轨模型、天然气轨模型以及天然气喷射阀模 型； 所述柴油喷油器模型用于根据采集得到的柴油喷射脉宽以及柴油轨压，计算柴油喷油 量并输出给所述柴油轨模型； 所述柴油高压油泵模型用于采用平均值方法计算高压油泵泵油量并输出给所述柴油 轨模型； 所述柴油轨模型用于根据所述柴油喷油量以及所述高压油泵泵油量，计算柴油轨压并 输出给所述柴油喷油器模型以及所述天然气轨模型； 所述天然气轨模型用于根据所述柴油轨压获得天然气轨压； 所述天然气喷射阀模型用于根据采集得到的天然气喷射脉宽以及所述天然气轨压，计 算天然气喷射量。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述柴油轨模型具体用于： 根据连续性方程
计算柴油轨压P并输出给所述柴油喷油器模型 以及所述天然气轨模型；其中，Qin为进入柴油轨的柴油流量，是根据所述高压油泵泵油量 获得的；为流出柴油轨的柴油流量，是根据所述柴油喷油量单位转换得到的；E为柴油 的弹性模量；V为柴油轨的体积。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扭矩模型包括： 提示扭矩获得单元，用于将所述天然气喷射量转换为产生同样扭矩的当量柴油质量， 根据所述当量柴油质量与所述柴油喷油量之和获得提示扭矩； 摩擦扭矩获得单元，用于根据发动机水温、发动机转速查找摩擦扭矩脉谱图获得摩擦 扭矩； 扭矩获得单元，用于计算所述提示扭矩与所述摩擦扭矩之和作为发动机的输出扭矩。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述提示扭矩获得单元包括： 第一获得子单元，用于采用将所述天然气喷射量与转换系数相乘再与补偿量相加的方 式获得所述天然气喷射量转换为产生同样扭矩的当量柴油质量； 第二获得子单元，用于根据所述当量柴油质量与所述柴油喷油量之和、发动机转速查 找提示扭矩脉谱图获得提示扭矩。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述提示扭矩获得单元还包括： 修正子单元，用于根据发动机转速、喷射提前角查找提示扭矩修正系数脉谱图获得提 示扭矩修正系数；将所述第二获得子单元获得的提示扭矩与所述提示扭矩修正系数相乘作 为提示扭矩。
7. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述转换系数是根据发动机转速、油门踏 板开度查找天然气转柴油转换系数脉谱图获得的；所述补偿量是根据发动机转速、油门踏 板开度查找天然气转柴油补偿量脉谱图获得的。
8. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气路模型包括： 增压器模型、节气门模型、进气歧管模型、进气成分模型、排气歧管模型以及EGR阀模 型； 所述增压器模型用于计算发动机增压后的压力和温度； 所述节气门模型用于基于等熵绝热过程的节流孔方程确定节气门开度； 所述EGR阀模型用于基于等熵绝热过程的节流孔方程确定EGR阀开度； 所述进气成分模型用于计算进气中的空气比率。
9. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述废气成分模型具体用于计算废气中 的空气比率以及废气中的燃油比率。
10. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热平衡模型用于通过热量平衡计算 发动机进水温度以及出水温度。
11. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述传动系统模型包括：惯性模块模型、离合器模型、变速箱模型以及主减速器差速器 模型； 所述车辆纵向动力学模型包括：整车负载模型以及整车速度模型； 所述附件模型包括：启动机模型、电池模型以及空调模型。
【文档编号】G05B23/02GK104111650SQ201410299014
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】宋长营, 于洪峰, 吴速超, 徐永新 申请人:潍柴动力股份有限公司