随着汽车电控系统的广泛应用,发动机作为传统汽车以及混合动力汽车的主要动力源,其动力输出对动力传动系统的匹配及控制具有重要作用。如对混合动力汽车而言,其模式切换过程中如何协调发动机和电机输出从而使汽车平稳运行一直是混合动力汽车的研究热点,而这一问题的关键除了在于如何通过电机快速精确协调控制,还在于如何准确预估以及控制发动机的动力输出。因此,研究发动机动力输出模型,进而实现对发动机动力输出的准确预测对整车控制而言具有重要意义。因此本文在对现有汽油发动机建模方法分析的基础上,以理论和试验相结合的方法对平均值模型和两区燃烧模型进行了研究,具体工作如下:(1)利用发动机台架测试,对两款国产汽油机(自然吸气及涡轮增压)进行发动机稳态台架试验,获得了较为全面的汽油机稳态台架试验数据,通过试验数据分析发动机进气歧管压力、进气正时、过量空气系数对发动机动力性以及经济性的影响规律,研究点火正时对转矩输出、燃油消耗率以及燃烧特征参数的影响,对发动机指示平均有效压力循环波动进行定量分析。(2)对传统发动机平均值模型的三大子模型:进气动态模型,燃油动态模型和曲轴动力学模型的建模过程进行理论研究,结合台架实测试验数据和发动机类型,对传统平均值模型进行改进,并对改进的平均值模型的关键参数进行辨识。(3)以热力学理论以及计算燃烧学为基础,对汽油发动机两区燃烧模型进行理论分析以及公式推导,分析包括传热模型、缸内几何模型、进排气流量计算模型等子模型的建模过程。针对两区燃烧模型仿真时间过长,提出将计算过程分为两段使用不同步长,并对工质热力学性质采取离线计算的方式,在保证模型仿真精度的前提下降低模型运行时间。在利用龙格库塔(Runge-Kutta)法求得缸压的基础上,进一步推导出发动机输出转矩及工作循环内瞬时曲拐转矩的计算方法。(4)根据实测稳态台架试验数据对所建立平均值模型开展模型校核,利用校核好的平均值模型进行稳态速度特性、转矩特性以及全油门动态加速过程仿真;开展两区燃烧模型稳态气缸压力校核,指示转矩,循环内曲拐转矩仿真计算,并进行稳态速度特性,转矩特性仿真,将仿真结果与试验数据对比,分析了模型误差产生原因。最后从模型仿真结果准确性、实时性、适用性对平均值模型和两区燃烧模型进行对比分析。