发动机的扭矩特性数学模型即在不同的油门开度和发动机转速下发动机的扭矩特性    东莞东坑路灯车出租

    发动机的扭矩特性数学模型即在不同的油门开度和发动机转速下发动机的扭矩特性    东莞东坑路灯车出租, 东莞东坑路灯车, 东莞路灯车出租   包括很多的发动机扭矩特性曲线都是同个扭矩特征点拟合得到。在建立模型时在二维查表模块属性中输入扭矩的特征值。即当输入油门开度和负载扭矩时就会相应的输出实时的发动机转速。 模型两个输入分别为节气门开度和发动机负载己知发动机飞轮与液力变矩器的泵轮链接，发动机的输出扭矩就等于泵轮转矩MB，输出为发动机转速ne，上文提到发动机输出轴与泵轮固链两者惯量之和的倒数为模型中的常数。模型公式Me=f(ne,throttle)通过插值计算不同油开度和转速下的发动机扭矩输出，再减去发动机负载扭矩。再除以转动惯量ebI，在经过积分，计算的结果即为ne，ne—发动机转速，r/min；ebI—发动机和泵轮的转动惯量，kg⋅m2；eI—发动机转动惯量，kg⋅m2；bI—泵轮转动惯量，kg⋅m2；eM—发动机转矩，N⋅m；iM—发动机负载转矩，N⋅m。

   液力变矩器仿真模型,  液力变矩器的性能与结构特性有关根据机构特性建立数学模型，然后建立Simulink仿真模型的数学模型，变矩比和能容系数都会随性着速比的变化而变化，泵轮涡轮的转速时刻在变其比值也随之变化。所以在模型建立过程利用了两个一维查表模块，分别表示不速比下对应的变矩比和能容系数。即输入实时的速比就会相应的输出实时的变矩比和能容系数参与计算最终得到涡轮和泵轮的转矩[37]。液力变矩器模型如图4.3所示，发动机转速ne和涡轮转速nT作为输入两者之比为速比输入到能容系数查询模块，实时查询对应能容系数，泵轮转矩MB和涡轮转矩MT作为输出。因为发动机与泵轮固连。发动机转速与泵轮转速相等；又因为变矩器的涡轮与变速器输入轴相连，所以涡轮的转速等于变速器输入转速。能容系数C计算公式。einBTnnnni==22CnMBB=111einnn===fiffC  22einnn==fifK  ：Bn—泵轮转速，r/min；en—发动机转速，r/min；inn—变速器输入转速，r/min；BM—泵轮转矩，N⋅m。

    变速器仿真模型. 变速器数学模型就是在离散的点对应各自的传动比，在建立变速器的仿真模型时同样一个一维查表look-up模块，模块中的数据点即为6个挡位对应的变速比，用来对应各个档位的传动如图4.4所示，输入档位信号后就会得出相应的传动比经过相应的计算得出输出，乘上涡轮转矩得到输出轴转矩，乘上输出轴的转速得到输入轴的转速。outgginggTM=iηM=iηM（4.24）inTouteBn  

     整车仿真模型及实车连接各部件模型建立完成后，建立整车的仿真模型，由发动机模型、液力变矩器模型、变速器模型、换挡逻辑模块、换挡规律模块、驾驶员输入模型和整车阻力模型构成，各子系统分别用部件名称命名。驾驶员输出油门开度Thtottle和制动力矩Brake分别输入到发动机模型，换挡规律模块和整车的阻力模型。发动机模型输出转速Ne给液力变矩器模型作为泵轮的转速NB，液力变矩器模型输出的涡轮转速NT给变速器模型。变速器模型接收来自换挡逻辑模块的挡位信号Gear和来自这车阻力的输出轴转速Nout计算输出输出轴转矩Mout给整车阻力。整个系统主要由驾驶员的输入控制。对D挡控制策略进行仿真验证。在Simulink中建立的整车的仿真模型在仿真实验时输入的信号大多是定值信号，很多是用信号发生器产生需要的信号，但是这样会导致信号的覆盖性较差不能完全代表所有的信号范围。而且产生的输入与工程实际应用的输入不同这样就不能全面的考察控制模型的准确性。本文考虑到实际应用的问题，利用CANape软件工具将Simulink模型与实车进行连接，对比实车控制器的输出和模型的输出优化模型参数。首先CANape是一个ECU标定和测试的软件，他可以通过CAN总线测量ECU的参数以及在CAN总线上传输的数据并能够保存。并且支持转换成Matlab识别的数据文件.mat格式。而且CANape设计了与Simulink链接的接口，这样建立好的Simulink模45型可以导入到CANape中运行，并且连接到车辆，如图4.6图所示模型输入端口分别绿色标识Throttle（VALUE）和BrakeTorque（VALUE）输入整车的实时数据，黄色标识的Gear（VALUE）挡位，发动机转速和车速等实时输出数据。通过CANape的实时的采集数据输入到Simulink模型中作为输入计算得到输出结果对动力性和经济性进行评价。这样使车辆在不同工况下行驶对比实车控制器输出结果跟模型的输出结果是否相同。本文将建立完成的整车动力模型导入到CANape中通过采集的信号输入分析输出结果正确性。

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     工具CANape将Simulink模型与实车的TCU相连，并进行如下测试：为了证明模型的正确性尽量采集全面的信号，分别采用不同的行驶工况，节气门开度为零到全开。验证各种工况的动力性和换挡规律的正确性。

   （1）小油门开度城市工况, 油门开启速度较缓5秒后开启60%并保持。发动机转速从发动机转速来看对应每一次换挡瞬间都有一个转速的下降，是因为每次在输出换挡信号时都会有降扭请求发动机控制器控制节气门开度瞬间减小，转速降低。转速基46本在2500转，是因为城市行驶工况更多考虑到燃油经济性，换挡规律的换挡时刻尽量匹配在经济转速。速度变化缓慢加速度数值较小速度数值达到了100km/h，挡位升挡速率快且达到了最高挡。充分保证燃油经济性。

  （2）平直路面加速, 在平直路面在35秒的时间里油门在15秒后开度从0瞬间到80%，开启的速度较快，开启速度快表明动力需求大，所以发动机转速对加速踏板的响应非常快迅速达到3000转处于高扭矩转速区间。挡位的配合（d）图所示换挡速度相对比较慢，且没有升到6挡，这是因为加速踏板的开度和开启的速度都比较大说明驾驶员的动力需求大，变速器尽量保持低的挡位来响应输出较高的扭矩，换挡延迟较大。得到如c图所示输出的非常大的速度变化率即加速度。挡位基本在2挡或3挡配合发动机转速，转速基本在3000转左右输出扭矩大，动力满足加速的需要。从平直路面的行驶工况输出挡位和车速来看，车辆换挡规律兼顾动力性和经济性，也具有一定的平顺性。

 （3）坡道行驶工况, 在坡道路面在25秒的时间里油门开度从0到80%，开启的速度快瞬间开启到一半，发动机转速响应快迅速达到2500转，保持高扭矩转速范围内，配合的挡位变换速度相对比较慢，换挡延迟比较大，而且只升到了3挡。这是因为加速踏板的开度和开启的速度数值都比较大，说明驾驶员的动力需求大，变速器尽量保持低的挡位来响应输出较高的扭矩。得到速度输出，因为上坡最大只有35km/h，加速度值也较小。在10秒以后油门开度保持以后，挡位如（d）图所示也保持在3挡，而且此时液力变矩器没有锁止也发挥着增大扭矩的作用，满足爬坡行驶的动力性要求。实车测试通过三种不同行驶工况的结果来看，本文设计的换挡控制策略控制算法能够满足城市工况的经济性，加速和爬坡工况的动力性要求。换挡规律能够很好的匹配发动机的转速，输出适当的车速。证明控制策略正确，且具有实用性，可以进一步生成48代码投入到实际应用。

    主要介绍了整车动力系统仿真建模，根据路灯车动力部件的数学模型在Simulink中完成建模，形成闭环的控制回路。并进行了实车连接模型测试分析对模型参数进行优化。对三种工况进行仿真，并分析了仿真结果。结果证明控制器模型有效可用兼顾动力性和经济性，可以用于产生代码。

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