1.2发动机扭矩模型
在工程应用过程中,由于发动机万有特性数据是在充分热机后测量所得,不包含启动和暖机等过程的数据,同时发动机万有特性数据测量时无法满足发动机所有附件正常工作的条件等原因,所以发动机万有特性数据无法直接用于精确计算车辆的动力性和经济性。经过研究发现,这些由温度带来的偏差以及附件的扭矩损失通常都可以与发动机转速建立函数关系。可以用公式(2)建立发动机万有特性数据与发动机飞轮端扭矩的关系。
式中:Teng----发动机扭矩及万有特性中的扭矩;Ti----发动机损失扭矩,通常包括发电机、空调压缩机、助力转向等附件损失和低温情况下的摩擦和泵气损失困。
通过整车动力学模型计算出发动机飞轮端的扭矩,再通过公式(2)计算出发动机当前运行的扭矩值。结合速度模型计算出发动机的转速值。通过转速和扭矩即可确定发动机的运行工况。
1.3驾驶员需求扭矩模型
驾驶员需求扭矩模型是将驾驶员踩踏油门踏板的角度值以传感器电信号的形式,通过控制模型转化为驾驶员对车辆加速的扭矩需求,它满足公式(3)。
Teng=Tdr=(Tmax-Tmin)Fp+Tmin(3)
式中:Tdr----驾驶员需求扭矩;Tmax----发动机可以发出的最大扭矩;Tmin----维持发动机运转的最小扭矩值;FP----扭矩输出系数,即油门踏板开度对应的扭矩百分比,该值一般是由几个三维MAP通过标定的方式确定。
1.4油耗计算模型
油耗计算模型是将汽车在某一特定驾驶循环中,发动机相应的运行工况所产生的燃油消耗量求和之后,再折算成每百公里油耗量。发动机启动模型、发动机暖机模型、催化剂加热模型、发动机怠速模型、部分负荷模型、减速断油模型、恢复供油模型、停机模型等一系列模型的油耗输出精度都对油耗计算结果产生影响。以部分负荷工况为例,其油耗模型可以简化为公式(4)。
式中:Fc----部分负荷的燃油消耗量;n----发动机转速;fx----发动机工况和油耗的对应关系,通常情况使用计算或查表的方法获取相应的油耗值,如部分负荷油耗采用三维数值查表所得,如图2所示。