汽油機和柴油機是目前汽車中最為廣泛使用的動力源。其中，本期帶來基于Simulink搭建的柴油發動機建模方法。柴油機具有如下優點：

（1）具有較好的環保性能。柴油機的排放物包括：碳氫化合物、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物及顆粒物。相對于汽油機，柴油機排放的碳氫化合物、一氧化碳、二氧化碳較低。同時，氮氧化物及顆粒物這些排放物可以通過現有的科技技術處理。

（2）經濟性能較好。相對于汽油機，柴油機具有較高的能量含量和較高的傳熱效率。在較大的負荷運行下，柴油機的油耗更低。通常情況下，柴油機的油耗比汽油機的油耗低30%左右。

（3）較高的可靠性。由于其結構簡單，相對于汽油機，柴油機不會出現油路故障、電路故障等問題。且柴油機具有較高的精密系統設計，使其可靠性及壽命均優于汽油機。

柴油機由于其尾氣排放量小、經濟性能優，已經在各大汽車公司得到廣泛的應用。例如：寶馬、通用、大眾等國際公司。

柴油機常見的數學模型包括：零維模型、準維模型及多維模型。零維模型是通過模擬燃燒放熱過程搭建的熱力學模型，具有良好的實用性和通用性。但其建模過程未考慮流場、噴油方向等外界因素的干擾。準維模型又稱現象學模型，它將工質的熱力參數與氣缸流場聯系起來研究燃燒室的能量轉換。從而可以考慮柴油機的幾何尺寸、混合氣的準備和轉速等因素對燃燒特性的影響。多維模型是用理論方法來描述系統內物理過程的空間和細節的變化，是用數值方法求解燃燒過程的動量、質量、能量和化學組分的守恒過程，是一組多自變量的偏微分方程。

基于Simulink的柴油機數學模型的構建，在系統設計時將設計對象自上而下逐層劃分成若干組成模塊，在模塊劃分的基礎上，將得到的模塊根據其內在的聯系組合起來，構成原系統一個抽象的對應體。模塊化技術是通過對原系統進行分解以方便對其的理解和操作，主要是為分析對象的整體性能和工作流程而設計的。

通過建立自已的柴油機仿真模塊庫，在后續柴油機的開發及功能擴展時，可以方便的調用。同時在系統建模過程中，階段系統對這些模塊都有調用，通過建立獨立的模塊庫，方面管理調用及二次開發，具有較好的重用性和功能擴展性。

發動機轉速設計：

控制策略設計：

主程序編輯：

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%           柴油機固有參數 
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model.V_d = 0.012740000000000;      % 應該是發動機排量即6個氣缸的總體積吧
model.n_cyl = 6;
model.Je =2.5;                      % 發動機本體轉動慣量kg·m^2，在原來1.5的基礎上+1


model.R_a = 287;                    % 理想氣體常數
model.R_e = 286;                    % 尾氣理想氣體常數
model.q_HV = 42900000;              % 燃油低熱值，單位J/kg


model.gamma_a = 1.396408839779006;
model.gamma_e = 1.273422562141491;
model.p_amb = 1.011113414634146e+05; 
model.c_va = 724;
model.c_ve = 1046;
model.T_im = 3.006185731707316e+02;
model.T_amb = 2.984636219512196e+02;
model.X_Oc = 0.231400000000000;
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%                   氣缸相關計算 
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model.AFs = 14.570000000000000;
% 柴油機摩擦扭矩計算公式用參數
model.c_fricVec = [0.972722756898463;-0.676883030256722;0.598189125972120];
% 柴油機燃燒扭矩計算公式用參數
model.eta_igch = 0.689356300414951;
model.r_c = 17;
model.gamma_c = 1.350000000000000;
% 進入氣缸中空氣流量計算
model.c_volVec = [-2.081661984322500e-04,0.003446515805270,1.149702102105914];
% model.c_volVec1 = [-2.081661984322500e-04,0.003446515805270,1.149702102105914];%排氣溫度計算公式用參數
model.h_tot = 96.275459840191560;
model.T_w = 2.984636219512196e+02;
model.d_pipe = 0.100000000000000;
model.l_pipe = 1;
model.n_pipe = 2;
model.c_pa = 1011;
model.c_pe = 1332;
% 氣缸溫度計算公式用參數
model.T_1_Init = 3.006417882352940e+02;
model.x_r_Init = 0;
model.eta_sc = 1.101529462480144;
model.x_cv = 2.337058444192044e-14;


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%                   EGR相關計算 
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% EGR計算公式用參數
model.uInit_egr = 0;
model.PI_egropt = 0.650004048326140;
% model.A_vgtmax = 8.455767262643882e-04;%該變量vgt中也使用
model.c_egr = [-1.110423799234604e-04;0.017780612286078;0];
model.A_egrmax = 4.000000000000000e-04;
model.tau_egr1 = 0.050000000000000;
model.tau_egr2 = 0.130000000000000;
model.K_egr = 1.800000000000000;
model.tau_degr = 0.065000000000000;
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%                   進氣歧管相關計算 
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% 進氣歧管計算公式用參數
model.V_im = 0.022000000000000;
model.p_im_Init = 1.011113414634146e+05;


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%                   排氣歧管相關計算 
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% 排氣歧管計算公式用參數
model.V_em = 0.020000000000000;
model.p_em_Init = 1.011113414634146e+05;






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%                   增壓器相關計算 
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% 壓縮機
model.Q_c = [3.091897768531849,-2.482320138317002;-2.482320138317002,2.147855962043813];
model.c_wpsiVec = [1.088205105289870e-08,-1.731976035967563e-04,1.028616475640862];
model.c_wphiVec = [-1.429778268510973e-08,-0.001549881414550,29.646172151290827];
model.R_c = 0.040000000000000;
model.c_psi2 = 0;
model.c_phi2 = 0;
model.eta_cmax = 0.736360787972458;
model.w_copt = 0.275337574619592;
model.pi_copt = 1.045517746825637;
model.c_pi = 0.270759473876490;
% 渦輪
model.BSR_opt = 0.975520316180209;
model.c_mVec = [1.356344068109863,2.769209201576692e+03,0.010000098744566];
model.w_tlin = 2.796901293592458e+03;
model.c_mlin = 1.402147081812531;
model.tau_vgt = 0.025000000000000;
model.uInit_vgt = 0;
model.K_t = 2.890192661107110;
model.c_f1 = 1.947962700438556;
model.c_f2 = -0.776311893286750;
model.c_vgt1 = 1.268719357228555e+02;
model.c_vgt2 = 1.171447468823077e+02;
model.eta_tmmax = 0.818002726891074;
model.R_t = 0.040000000000000;
model.A_vgtmax = 8.455767262643882e-04;
model.tau_dvgt = 0.040000000000000;
% 增壓器延時
model.omega_t_Init = 5.235987755982988e+03;
model.J_t = 2.000000000000000e-04;

仿真結果：

為了驗證柴油發動機的正確性，后續需要采用實際的柴油發動機測試實驗，由于條件有限，這里就不做驗證了。