AVL全部软件技术描述

v4.0 BOOST – 发动机循环和气体交换模拟软件 用于发动机循环和气体交换模拟的先 进工具 BOOST 是专门用于模拟整个发动机的 模拟软件。它可以模拟包含燃烧在内 的发动机的整个循环过程。 BOOST 是 AVL 公司用于热动力学分 析所开发的软件。使用热动力学手段和 模拟方法进行发动机 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 是非常重要 的。它为发动机模型的建立和其它开发 任务的执行提供了最基础的知识。 BOOST 提供以下功能: • 基于 Windows 技术的图形用户界面 (GUI) • 交互式预处理程序，它包含了能够 指导用户进行所需数据输入的模型 编辑器 • 交互式后处理程序，能够对计算结 果进行快速分析并且与试验台架数 据进行对比 • 内容丰富的交互式导向性帮助系统 • 对于管道流动进行一维模拟的高效 模拟技术和其他发动机部件的高级 模拟技术 • 提供将用户所编写的子程序与 BOOST 程序的链接（需要 FORTRAN 编译器的支持） • 后处理程序可对压力波进行动画演 示 BOOST 友好的交互式图形用户界面系 统可以使具有基本发动机循环模拟技术 的用户在较短的时间内掌握由系统提供 的所有功能。甚至毫无经验的用户在接 受短暂的培训之后也能解决简单的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。BOOST 技术支持队伍与用户紧密 相连。高素质的支持工程师遍布世界各 地。 应用 BOOST 是一个功能 强大，界面友好的 发动机稳态和瞬态 性能分析软件。它 可以应用于以下领 域： • 各种发动机 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 对比 • 针对发动机输出 功率、扭矩和油 耗要求进行发动 机部件的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 优 化，例如进气系 统、排气系统、 气门尺寸等。 • 优化气门正时和 凸轮型线 • 增压系统的设计 • 管道噪音的优化 • 考虑整个发动机和整车动态特性的 发动机瞬态性能评价（加速/加载， 减速/卸载） 主要功能 • 管道和连接件 在管道任何位置处的气体成分通过 求解每个物质成分的守恒方程来获 得。 计算气体特性时，同时考虑了未燃 燃油、燃烧产物和新鲜空气的物理 性质，因而可以保证能够准确的模 拟 EGR（废气再循环） • 有孔管道 可以模拟在管壁上有孔的管道， 可根据实际结构将这个管道置于 管道或容器中 • 流动限制 包括单向阀和旋转阀在内的各种 流动限制 • 系统边界 • 容腔和曲轴箱 • 空气滤清器和冷却器 • 各种增压器 - 单进口或多进口涡轮机 - 变截面涡轮 - 齿轮驱动透平式压气机 正向位移式压气机 - 电控涡轮增压器 Fig. 1: Animated Result Analysis Fig 2: Acoustic Module 软 件 介 绍 , 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 02 /0 2 - 内置，外置废气旁通阀 • 燃烧模型 - Vibe 函数 - 双区 Vibe (可预测 NOx) - 实测的燃烧释热率 - 广安模型(可预测 NOx, Soot) - 柴油机的 MCC 模型(受混合过程 控制的燃烧模型；可预测 NOx) - 基于经验和理论的汽油机燃烧模 型(可预测 NOx) - 用户自定义模拟燃烧或高压循环 子程序（需要 FORTRAN 编译 器支持） - 定压放热 - 定容放热 • 控制功能 - 电子控制单元 ECU： BOOST 内部的发动机控制单元 - MATLAB™/Simulink API 应用程序接口 , DLL 动态数 据链接库和 s-函数 上述 3 中方式均适用于 Windows 和 UNIX 操作系统 • FIRE 链接 当对于流动作一维分析不够精确 时，可以与 AVL 公司开发的三维流 动分析软件 FIRE 进行耦和计算 • 用户自定义元件 提供用户自定义函数与 BOOST 的链接 (需要 FORTRAN 编译器) 计算结果 对计算结果的分析提供了不同的分析方 式 - 计算信息: 在计算过程中，与计算相 关的信息将被保存。并按照信息种 类，例如元件或曲柄转角进行分类 - 瞬态结果: 所有计算循环的循环平均 值随循环数或时间的变化关系 - 循环变动值: 最后一个计算循环的循 环变动值随曲柄转角的变化关系 - 系列计算: 当系统输入参数变化时， 循环平均值随主参数的变化关系 - 声学分析: 对于特定的扬声器位置， 可以得到随频率变化的声压值（分 贝），也可得到总体声压数值（分 贝） 所有的计算结果都可与实测值或先前的 计算结果进行比较。另外，一些计算结 果还可作动画演示。这样就为用户进行 最佳方案的选择提供了帮助。后处理程 序 pp2 可以辅助用户准备结果报告 Fig 4: MATLAB™/Simulink Fig. 3: Exhaust Gas Recirculation (EGR) 软 件 介 绍 , 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 02 /0 2 软 件 功 能 介 绍 , 计算模式与计算任务 AVL CRUISE 大量的内置计算任 务，这些任务都是为汽车工程专门 设计的。根据计算任务的不同，可 以采用不同的计算模式。 计算模式 不同的计算任务采用不同的计 算模式。 静态计算模式（Stationary Calculation） 静态计算模式用于不考虑时间 影响的性能分析。在静态计算中， 每一个步长都是稳态条件下的计 算，即对于每一个步长加速度均为 零。举例来说，这样你可以计算每 个发动机转速和挡位下的最大爬坡 度（结果表示为与车速的关系，其 中考虑了比如轮胎滑移等影响因 素）。 准静态计算模式（Quasi- stationary Calculation） 该计算模式用于与时间相关的 计算分析，比如循环工况计算 （Cycle Run）等。准静态计算模 式（也可以称为“逆向工程”） 中，目标值是准确定义的，需要的 驱动工作点是可计算的。 在准静态计算中，其稳态条件 与静态计算模式相同。与静态计算 模式相比，可以存在加速度，但是 被固定为某一定值。这样，循环工 况和满负荷加速工况就可以计算 了。车辆的运动变量（比如，行驶 循环中的车辆加速度）是预先定义 好的。计算中没有控制器，计算是 非常高效的。 仿真模式（Simulation） 与准静态计算模式相比，仿真 模式更真实地模拟了模型的实际响 应。对于仿真实际的行驶循环，仿 真模式采用了一个驾驶员模型来形 成控制环。在这种情况下，模块之 间的链接可以是刚性的，也可以是 弹性的。 计算任务 计算任务的组织管理是通过文 件夹实现的。这些文件夹中定义了 计算的一般性数据，如计算精度、 时间步长等。 这些文件夹，也就是计算任 务，在暂时不必要时，可以关闭以 节省计算时间。 大部分计算任务可以设置为道 路模式或底盘测功机模式。这两者 的主要区别在于车辆的阻力不同。 在底盘测功机模式中，需要定义转 鼓的转动惯量。 另外，在考虑和不考虑轮胎滑 动的计算任务中，可以考虑理论上 所能传递的发动机功率的不同。 在每一个计算任务的详尽结果 之外，除非工程师选择不输出结 果，CRUISE 还会提供车辆每一个 部件参数（转矩、转速、控制信号 等）的详细的变化。 CRUISE 计算任务，通过文件夹组织管理 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 09 /1 6 循环工况 该任务的主要作用是计算循环 工况（如，NEDC、FTP72 等）中 油耗和排放的情况。常用的行驶循 环在软件中已经预先定义。如需定 义其他的行驶循环，可以通过图形 编辑器方便地定义。行驶循环可以 是时间相关的，也可以是路程相关 的。 爬坡性能分析 该任务用于计算车辆的最大爬 坡度。不同挡位下的最大爬坡度也 可以得到。此外，可以定义不同的 测量点，用于输出在该车速下的计 算结果。 稳态行驶工况分析 该任务用于计算稳定行驶时车 辆的燃油消耗和排放性能。该任务 计算每一档位下，整个发动机转速 范围内车辆的性能。另一个功能是 计算理论和实际最高车速，这是通 过改变主传动比实现的，在结果中 也输出了获得理论最高车速的传动 比变动系数。 满负荷加速性能 该任务包括三项子任务： • 最大加速度计算: 计算每一个 档位下，发动机整个转速范 围内的最大加速度。 • 原地起步加速性能：计算连 续换挡条件下，车辆原地起 步的加速性能。通过定义测 量点，结果可以输出，如原 地起步从 0 加速到 100km/h 时的加速时间或从 0 加速到 一定里程的加速时间。测量 点可以是速度相关、距离相 关或时间相关的。对于每一 各测量点，输出结果都包 括：加速时间、实际挡位及 发动机的实际转速等。 • 超车加速性能：从一定的起 始车速，在一定的挡位加速 到给定的目标车速时的加速 性能。如果把目标车速定义 为测量点，则可以同时计算 目标车速的超车加速性能 （起始车速相同）。 最大牵引力计算 该任务可用来绘制驱动力－行 驶阻力平衡图、功率平衡图等。该 计算任务与爬坡性能计算类似。计 算任务在每一个档位下，发动机整 个转速范围内计算。 巡航行驶工况 巡航行驶工况与循环工况计算 非常相似。主要差别在于：巡航行 驶工况的行驶规范中定义的是与距 离相关的速度限制，且不允许超 速。循环运行的行驶规范中定义的 速度是行驶的目标速度。另一个不 同点是巡航行驶工况计算中车辆的 加速度不能超出定义的最大加速度 和最大减速度。巡航行驶工况计算 可设定两城市间的行程（有路段限 速、高度变化等）进行计算，并可 计算总体燃油消耗。 制动/滑行/倒拖 该任务用于计算车辆制动性 能。计算中需要定义是否换挡和实 际制动力。通过改变某些参数也可 进行车辆滑行分析，以检验汽车模 块中行驶阻力的设定是否正确。 Variation 某些输入数据可以用作变量进 行参数研究。可作为变量使用有下 列数据： • 汽车总质量 • 空气阻力系数 • 发动机排量 • 传动比变动系数 • 滚动半径变动系数 在图形编辑器进行行驶循环的定义 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术09/ 1 6 软 件 功 能 介 绍 , 软 件 功 能 介 绍 , 发动机、发动机控制和排气系统部件 发动机部件 发动机是通过特性曲线和 MAP 图 来建模的。理论上，要求使用在试 验台架测定的燃油消耗和废气排放 图。这些 MAP 图是在发动机的某 一工作温度时测定的。而在冷起动 模拟时，可以采用温度和摩损模块 来考虑燃油消耗和废气排放的增 加。 如果再输入增压器的一些附加特性 （增压器工作压力，进气温度 等），就可以研究增压器对全负荷 加速时间的影响。 发动机的数据可以根据新发动机的 排量进行相应地缩放。所有与发动 机排量相关的数据都要乘以发动机 的排量比。 数据输入 以下列出的大部分输入值都是可任 选的。所需数据的数量取决于发动 机部件特性的设置： • 发动机气缸数，冲程数，发动 机排量 • 发动机转动惯量 • 发动机响应时间 • 发动机怠速转速及最高转速 • 外特性曲线及运转阻力曲线 （可作为功率、转矩或平均有 效压力的函数） • 外特性缩减量： − 缩减过的外特性曲线 − 缩减量曲线 − 缩减因子 • 发动机油耗: − 油耗 MAP 图 − 发动机怠速油耗 − 油耗增加量（起 动、暖车、加 速） 油耗 MAP 图可以作为 比油耗图或绝对油耗图 输入。CRUISE 中可以 将比油耗图转化为绝对 油耗图。 • 废气排放 MAP 图 （CO、NOx 、 HC、颗粒等） • 增压器特性（可选 特性：增压器压力，增压器进 气温度，中冷器温度，增压器 压力建立时间） • 发动机温度和磨损模块数据 （依据所选用的冷起动模块） • 速度特性 MAP 图 冷起动模型 冷起动模型用来计算仿真循环中发 动机温度变化，并可以用来分析发 动机温度对油耗和排放影响。 发动机温度模型 CRUISE 中提供了两种计算发动机 温度的方法： 发动机温度变化特性 发动机的温度可以输入为与时间相 关的曲线。 AVL 温度模型 发动机的温度是通过计算得到的。 根据燃油消耗量可以计算出燃烧 热，这些热量将按一定比例分配通 过机体和废气耗散。同时考虑到水 箱散热造成的发动机温度下降，就 可以确定发动机的温度变化。 这种技术有两个优点： 第一，再现了发动机的实际热流。 第二，所需数据可以比较容易地在 试验台架上获得，而不需瞬态数据 图。通常要获得瞬态数据图是比较 困难的。 油耗及排放的增加 冷起动时，较低的发动机温度会造 成油耗和废气排放增加。废气排放 的增加比率和油耗的增加比率是一 样的。 油耗定量增加模型 发动机油耗的增加量定义为发动机 温度的函数。 油耗增量因子模型 通过粘性常数、机油温度以及据此 得出的粘滞阻力，可以计算出发动 机暖机时的平均摩擦压力和额外的 瞬时功率损失。车辆冷起动时所需 CRUISE 中自动生成的 FTP-75 循环的油耗分布图 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术09/ 1 6 软 件 功 能 介 绍 总功率比热机运转时要大，这使得 冷起动时平均有效压力比热机运转 时的大。 油耗的增量因子与当时温度下的平 均压力和热机下的平均压力相关。 工作状态点平移模型 此模型与油耗增量因子模型一致。 首先计算冷起动时的平均摩擦压 力。该值附加在发动机的平均有效 压力 BMEP 上可以得到一个发动机 的新的工作点。通过发动机的 MAP 图可以得到新的工作点的油耗、排 放作为发动机起动时的油耗和排 放。 发动机控制 发动机控制有以下一些情况，这些 情况也可以组合使用： • 超速断油 • 发动机熄火 • 自动起动－停机控制 • 断缸熄火 超速断油 激活该选项时，可以在驾驶中可以 切断供油，从而节省燃油。 发动机熄火 使用发动机熄火模块可以在车辆静 止时关闭发动机。要激活该模块时 必须满足比如发动机最低工作温 度、蓄电池最低储电量等限定。 自动起动－停机控制 与发动机熄火模块相似，当某些条 件满足时模块可以自动关闭发动 机。与发动机熄火模块相比，该模 块只有在空挡、零油门及车速低于 某一限值时才起作用。 断缸熄火 断缸熄火发动机模块直接与主发动 机模块相连。与主发动机相比，断 缸熄火发动机工作的气缸数目不 同。只有与主发动机特性不同的才 需在断缸熄火控制模块中输入(外特 性、燃油消耗图等)。然后通过断缸 熄火控制模块来决定是调用主发动 机还是断缸熄火发动机。 排气系统 排气系统模块模拟发动机排出的原 始废气在催化转化器中的再处理过 程。与温度相关的各单一废气成分 转化效率特性图是排气系统模块计 算 来计算废气排放。催化转化器的 温度根据废气传给催化器的能量来 确定。 数据输入 • 催化转化器的重量 • 比热 • 催化转化器对空气的传热系数 • 催化转化器散热参考面积 • 由废气传给排气系统的热量 • 各废气成分转化效率与温度的对 应关系 带断缸熄火发动机、发动机自动起动－停机控制和排气系统的 一个后驱动自动变速车辆的 CRUISE 模型 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术09/ 1 6 软 件 功 能 介 绍 车辆传动系部件 车辆传动系部件将发动机与车轮和 制动器连接在一起。通常这些部件 包含在离合器和变速箱部件组中。 另外还提供了创建，比如自动变速 箱汽车必需的一些控制装置。 离合器 最大传递转矩是摩擦式离合器的 主要性能。最大传递转矩可以通 过输入的结构尺寸参数来计算， 也可以直接输入。离合器由司机 通过离合器踏板行程控制，或者 由离合器控制模块、离合器程序 控制。 数据输入 • 可选参数 − 离合器摩擦片的内外工作半 径 − 摩擦面数目 − 静态摩擦系数或滑动摩擦系 数以及近似的函数梯度 或者 − 最大传递转矩 • 轴向压力与离合器踏板行程的 函数关系 • 驱动端和动力输出端的转动惯 量 粘性离合器 考虑驱动端和动力输出端的转动 惯量，离合器传递的转矩取决于 两端的转速差。 数据输入 • 驱动端和动力输出端的转动惯 量 • 空转摩擦转矩、粘性离合器特 性因子和特性指数 自动离合器 自动离合器可以独立工作，与 司机或控制模块无关。 数据输入 • 参考转速 • 参照转矩与驱动端和动力输出 端速比的函数关系 • 驱动端和动力输出端转矩比与 转速比之间的函数关系 • 驱动端和动力输出端的转动惯 量 液力变矩器 液力变矩器部件，与锁止离合 器一起用于自动变速车辆的建模。 为了计算变矩器的运行状态，需输 入变矩器的各种特性曲线。 数据输入 • 参考转速 • 泵轮转矩及涡轮与 泵轮转矩比与转速 比之间的函数关系 • 考虑液压油质量的 涡轮端和泵轮端的 转动惯量 • 锁止离合器最大传 递转矩 离合器控制 该部件用于切换变矩器 的锁止离合器的分离和 锁止工作状态。切换点 定义为不同挡位下，负 荷与转速的关系。 数据输入 • 分离曲线 • 锁止曲线 离合器程序控制 离合器程序控制模块与离合器控 制模块相似。两者之间的不同在 于离合器程序控制模块可以控制 离合器在以下三种情况下工作： • 离合器分离状态（无离合器传递 转矩） • 离合器锁止状态（驱动端和动力 输出端具有相同的转速） • 离合器受控接合状态（驱动端和 动力输出端之间具有固定的滑摩 转速差） 离合器受控接合状态工作时，离 合器程序控制模块作为 PID 控制 器保证需求的滑摩转速差。 数据输入 • 不同挡位、负荷条件下的离合 器工作状态切换 MAP 图（分 离、锁止、受控接合状态） 带有详细变速器模型 的自动变速车辆模型 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术09/ 1 6 软 件 功 能 介 绍 • 不同挡位下，驱动端和动力输 出端之间的滑摩转速差与转 速、负载状态之间的函数关系 传动轴 车辆传动系中的传动轴，可以用 刚性模型或者具有扭转刚度的弹 性轴。将轴建模为弹性轴可以用 来研究传动系中，由于换档、离 合器分离与接合产生的低频动态 振动效应。 数据输入 • 轴的种类（刚性轴、弹性轴， 有无间隙等） • 轴的转动惯量 • 扭转刚度 • 阻尼 • 旋转间隙 变速箱 在该部件中，考虑传动比、转动 惯量和转矩损失等因素，把驱动 端的输入功率转换成动力输出端 的输出功率。 数据输入 • 挡位数目 • 每一挡位的驱动输入端和动力 输出端的转动惯量 • 每一挡位的传动比和啮合齿轮 齿数 • 可选参数 − 不同驱动转速和驱动转矩 下，各挡位的转矩损失 − 效率 − 温度相关的转矩损失 变速箱控制 变速箱控制部件为自动变速器的换 档点提供较简单的规定。换档点可 定义为转速或车速的函数。另外， 变速箱控制还用来实现变速箱程序 控制对变速箱操作。 数据输入 • 各挡的升降挡发动机转速 • 各挡的升降挡车速 变速箱程序控制 变速箱程序控制部件中可以定义更 为先进的自动变速器换档点。换档 点对应的转速不仅与挡位有关，还 与实际的油门开度有关。 数据输入 • 由挡位和油门开度决定的升降 挡转速 CVT 通过该部件可以模拟两种不同型 式的 CVT，即无级变速和连续 级变速比 CVT。连续级变速比 CVT，以静力学匹配模式工作， 只有在实际传动比和目标传动比 的差值超过一阈值时才改变传动 比。无级变速 CVT 以动力学匹 配模式工作，可以考虑摩擦带滑 摩。 数据输入 • CVT 类型（无级变速、连续级 变速比） • 最大、最小传动比 • 驱动端和动力输出端的转动惯 量 • 最高调节转速 • 可选参数 − 不同驱动转速和驱动转矩 下，各挡位的转矩损失 − 效率 − 温度相关的转矩损失 • 参考转矩，参考滑移率、参考 传动比 • 摩擦带滑摩特性曲线 CVT 控制 CVT 及其起动离合器由 CVT 控 制部件控制。 数据输入 • 需要的传动比 • 离合器位置 单级变速器 单级变速器部件与变速箱部件相 似，不同的是该部件只提供一个 传动比。 数据输入 • 驱动端和动力输出端的转动惯 量 • 传动比 • 可选参数 − 不同驱动转速和驱动转矩下 的转矩损失 − 效率 − 温度相关的转矩损失 差速器 考虑转动惯量，该部件可以把驱 动端的输入转矩分成两个动力输 出端的输出转矩，或者把两个动 力输入端的输入转矩求和。另 外，该部件还提供了差速锁。 数据输入 • 转矩分配系数 • 驱动端和动力输出端的转动惯 量 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术09/ 1 6 软 件 功 能 介 绍 , 驾驶员、驾驶室及道路部件 驾驶员模块用来模拟真实驾驶员的 动作。为了实现这一点，CRUISE 需 要了解驾驶员在实际操纵车辆的过 程中所能获取的信息，如道路信 息、瞬时行驶状况，车辆状态等 等。输入变量的不同取值可以模拟 不同的油门操纵习惯、挡位操纵习 惯和制动操纵习惯的驾驶员模型。 驾驶室部件是驾驶员和车辆的接口 部件。道路的摩擦系数及环境的变 化，如温度、风速等，可通过道路 部件考虑到计算过程中。 驾驶员 在行驶循环测试中得到的车辆的动 力性和经济性，很大程度上受到驾 驶员操作特征的影响。驾驶员的操 纵特征、驾驶员的操纵习惯特点是 驾驶员操纵车辆的决策基础。 CRUISE 的模块化理念使得可以对 于同一辆车，可以采用不同的驾驶 员来执行大量不同的任务。反过 来，同一类型的驾驶员模块也可以 用于不同的车辆进行燃油经济性和 动力性的测试。 输入参数 车辆可以按照以下几种不同的起步 模式起步： • 手动换挡车辆的测试起步模式： 在给定的起步转速起步，离合器 沿类抛物线特性接合过程。 • 自动换挡车辆的测试起步模式。 • 手动换挡车辆的用户起步模式： 在起步过程中，起步转速可由用 户自由定义。 • 自动换挡车辆的用户起步模式： 在起步过程中，起步转速可由用 户自由定义。 CRUISE 中提供了几种驾驶员换挡 方式： • 根据车速规范中定义的换挡点 • 根据以下参数换挡： − 车速 − 某一部件转速 − 最优加速性能 用户也可以自己定义换挡过程。图 示换挡过程中的油门踏板变化、离 合器踏板行程变化、挡位的变化是 为了获得真实的驾驶员操纵行为， 所使用的驾驶员属性。 驾驶室 与真实的一样，车辆、驾驶员和环 境在 CRUISE 中是完全分开的。驾 驶室模块是驾驶员、车辆及环境之 间的接口。该模块定义驾驶员需用 的必要的数据和信息以及驾驶员对 车辆可能的影响。 道路部件 道路部件用于描述计算任务的环境 条件。为了描述外界环境，每个时 刻的大气压力、大气密度以及温度 等都是必需的。 输入参数 可以与时间或距离相关的一些输入 参数： • 大气温度 • 湿度 • 行驶方向上的风速 • 过程信号，可以车辆模型的外部 输入信号 其他的与距离相关的输入参数还 有： • 大气密度或压力 • 道路摩擦系数 • 道路高度变化 • 路段车速限制 二挡换三挡时，油门踏板、离合器踏板和挡位的变化 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术09/ 1 6 软 件 功 能 介 绍 , 混合动力车辆（HEV） 在车辆的设计开发过程中，工程师 的根本任务就是优化车辆或车辆部 件以减少车辆的油耗和排放，并同 时改善车辆的动力性。在车辆传动 系的仿真领域中，很长一段时间以 来，需要有一种工具能够提供大量 的传动系布置结构来适应 OEM 厂商 的产品变化。近年来，众多 OEM 厂 商不断尝试新的特殊的概念车型的 基础上，混合动力车也出现了很大 的进展。布置结构多变的混合动力 车的仿真研究也需要一种高度灵活 的建模仿真工具。AVL CRUISE 软 件可以提供以上性能，该软件独特 的建模理念把任意布置型式车辆的 机械系统、电气系统和控制系统融 合在一个模型之中。软件还提供了 一些特殊的电气部件用于混合电动 车辆部件的建模。 混合动力传动系统的 AVL 建模方 案 AVL CRUISE 是一个可以真实再现车 辆动力传动系布置结构的车辆仿真 工具。用户可以极容易地理解动力 传动系地布置结构。概念的修正可 以在车辆建模器中方便实现。在模 型布置结构的更改过程中，不需要 任何的软件开发工作。因而，在混 合动力车仅仅具有模糊概念的开发 最初阶段，工程师可以集中精力致 力于新概念和控制策略的开发。 采用 CRUISE 可以对几乎所有的混 合动力驱动系统进行建模： • 在同一个模型中可以对机械系 统、电气系统、热系统及控制系 统进行建模 • 使用 DC/DC 转 换器模拟多 级电压电路 • 为在 MAT- LAB/ Simu- link， C/C++与 FORTRAN 中开发的控 制系统提供 了接口 CRUISE 的电气部件库包括了不同级 别的电气部件模型。根据研究的需 要与可用的数据，对同一个物理模 型，用户可以选择不同的模型。 通用的电气部件 通用的电气部件主要用于传统车辆 布置中的含有交流发电机、电池和 耗能部件的电路的建模。 • 电池 • 电动机 • 发电机 • 电气耗能部件 扩展的电气部件 电气部件的第二部分是为现代混合 动力系统的建模而设计的。这些部 件的开发是与 TRIMERICS 公司的合 作下完成的，TRIMERICS 公司是汽 车工业中提供低频和高频电机部件 及系统的模拟和生产技术的一个主 要供应商。除了对电机，包括机电 一体化系统，电磁系统和电气机械 系统的工程技术和研究， TRIMERICS 公司还进行包括电子 学，EDA（电子系统自动设计）、 EMC（电磁兼容性）物理模拟,直到 混成模式和混成技术的系统级的集 成研究。 • 不同类型的电池（铅酸电池、镍 氢电池、锂离子电池） • 超级电容 • 不同类型的电机（ASM、 PSM， 发电机或电动机工作模 式 • 模拟多级电压电路的 DC/DC 转 换器 使用 CRUISE 的优点 • 混合驱动概念的动力传动系模型 的真实再现，模型便于理解 • 可以快速改变传动系布置结构， 使得可以在短时间内研究不同的 布置方案 • 模型的更改过程中，不需要软件 开发工作 • 用于整个系统精确能量流预测的 高级电气部件 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术09/ 1 6 软 件 功 能 介 绍 , 接口程序—MATLAB®/SIMULINK®,Black Box 现代车辆传动系布置结构的变化多 样使得计算模型不断增加,特别是 车辆仿真应用在先进产品的开发过 程中时。随着新的动力传动系部件 的发展，对新模型或模型的进一步 发展提出了新的需求。通过采用 CRUISE 的接口部件程序 Black Box, MATLAB® DLL 和 MATLAB® API，部 件的模型可以按照工程师的需求设 计和应用到模型之中。比如，可以 把变速器复杂的控制单元模型与机 械、电器部件集成在一起。采用 Black Box 和 MATLAB® DLL 接口， 提供部件模型一方没有必要公开其 技术秘密，通过动态链接库链接到 模型中可以为客户保密一些重要的 信息。MATLAB® API 接口模式是为 CRUISE 与 MATLAB® 或 SIMULINK® 模型联合仿真计算而提供的。 MATLAB® DLL 接口 使用 MATLAB®/ SIMULINK® 创建的 控制器、机械部件或电气部件可以 集成 CRUISE 的计算模型中。在 SIMULINK® 中设计的车辆部件模型 通过 Real-Time Workshop®输出、 编译和链接为一个动态链接库。 Real-Time Workshop®是 MATLAB® 软件的一部分。CRUISE 中 MATLAB® DLL 接口部件的定义只需要指定此 动态链接库。与链入部件的通讯是 通过 SIMULINK® 中的 inports 和 outports 向量实现的，该向量从 Data Bus 中接收数据并通过 Data Bus 传输数据。 该接口程序的优点在于一旦通过 Real-Time Workshop®生成了模型 的 DLL 文件，运行 CRUISE 的模型 时，不需要安装 MATLAB® 或其某一 部分。可以为供应商提供技术保 密，如 CVT 的控制单元等技术的保 密，这也是通过创建 DLL 动态链接 库实现的。 MATLAB® API 接口 MATLAB® API 接口与 MATLAB® DLL 接口相似，通过 MATLAB® API 接口 模式与 MATLAB® 或 SIMULINK®模型 的链接可以实现联合仿真。计算过 程中 CRUISE 和 MATLAB® 同时调 入。计算过程的数据交换和控制是 通过执行 MATLAB® 程序，利用的 MATLAB®/ SIMULINK®.通讯环境实 现的。CRUISE 与 MATLAB®之间的输 入输出的数据交换是通过向量实现 的。CRUISE 通过数据总线（Data Bus）提供输入向量。该向量直接 写入 MATLAB®的工作空间 （workspace）。MATLAB® 或 SIMULINK® 模型通过常数模块接收 向量的元素。反之，模型产生的信 号以向量格式通过“To Work- space” 模块写入 MATLAB®的工作 空间（workspace），CRUISE 把该 向量的元素输入到 Data Bus 中以 便其他的部件引用。该接口的优点 在于 MATLAB®/ SIMULINK®的所有 功能，包括象 Scopes 及 Plots 等 一些图形处理功能，可以集成到模 型中来。仿真过程中在线更改模型 参数也是可以实现的。另外，其他 的软件，象 Matlab 的 Real-Time Workshop®或其他的编译器，是不 必要的。 Black Box 部件 用 C 或 FORTRAN 语言编写的程序代 码可以直接嵌入到 CRUISE 中建立 的车辆模型中，无须编译整个 CRUISE 的代码。代码的嵌入可以通 过把用户自定义的子程序作为动态 链接库（DLL）链入 CRUISE 来实 现，这个程序接口就是 Black Box 模块。CRUISE 与用户自定义的子模 块之间通过输入、输出向量和参量 等实现数据的交换。该模式对于在 车辆模型中集成控制策略或第三方 的代码非常有效。 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术09/ 1 6 软 件 功 能 介 绍 , AVL BOOST 程序接口 车辆传动系统的仿真研究可以 广泛地应用于许多研究领域。根据 消费者和法规的新要求，传动系的 设计会不断采用新的布置型式。对 于不同的仿真方案，灵活性是很重 要的采用专门的工具布置传动系各 部件保证建模的快速性的同时，为 了满足动力传动系部件创新设计的 需要。对于发动机部件而言，与 AVL 公司 BOOST 软件的联合仿真使 以上成为可能。 背景 发动机是动力传动系仿真中的 核心部件。Cruise 中提供了几种不 同的方式来模拟发动机，但是大多 数情况下在选择模型的时候都要兼 顾计算速度和数据准备两方面的因 素。对于车辆的动力性分析，从试 验中得到的外特性和发动机内部阻 力曲线或速度特性曲线可以满足大 多数情况的需求。同样，也可以通 过采用增压器压力建立特性来修正 增压发动机的增压特性。 燃油经济性和排放性能的计算 通常基于发动机的稳态 MAP 图进 行的，稳态 MAP 图中反映了发动 机一系列给定转速和负荷条件下的 油耗率和排放量。发动机的负荷和 发动机转速的快速变化对燃油经济 性和排放性能的影响是无法考虑 的。 CRUISE – BOOST 联合仿真 要获得车辆和发动机之间详 细、精确的相互作用，CRUISE– BOOST 联合仿真是最好的方法。 BOOST 是高级的发动机工作过程 分析和模拟软件。该软件可以计算 发动机稳态和瞬态性能，同时也进 行进、排气口的噪声性能预测。 “ BOOST Engine ”部件是 Cruise 中提供的用于联系 CRUISE 和 BOOST 软件接口。它把必要的 信息，从 CRUISE 传到 BOOST （司机的油门信号、传动系转 速），或从 BOOST 传到 CRUISE （发动机扭矩、燃油消耗率）。接 口的设置仅需设定 BOOST 发动机 部件的文件和 BOOST 代码的动态 连接库（由 BOOST 软件提供）。 计算模式 • 瞬态在线计算模式：在联合仿真 中，CRUISE 和 BOOST 以相同 时间步长、同时分别运行，并且 两程序每一时间步长相互交换数 据。该计算方式可以研究瞬态效 应，如加速测试中的发动机负荷 变化时发动机的响应。 • 稳态离线模式：开始计算时， CRUISE 先调用 BOOST 计算发 动机性能的稳态数据（如外特 性、燃油消耗图）。记录发动机 工作图和特性的方法与真实发动 机稳态测试过程类似。如此获得 的数据将在此后的离线计算中采 用，此间 BOOST 软件将不再运 行。 优点 • 在动力传动系模拟计算中考虑发 动机的瞬态特性 • 在新设计发动机的评估时，考虑 其瞬态效应 • 准确的负荷响应计算 转矩 转速 油门信号 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术09/ 1 6 软 件 功 能 介 绍 , Vehicle 汽车热管理系统 采用计算机辅助工程对热管理进行 优化 软件工具可提供对汽车气流以 及它们的温度特性的细致理解，帮 助设计者优化热管理系统，降低排 放和燃油消耗，同时带给乘客最舒 适的乘坐环境。 在过去的十年中，汽车冷却系 统逐渐演变成一个帮助平衡发动机 各部件热量波动的复杂的网络。今 天 ， 现 代 汽 车 热 管 理 系 统 （VTMS）则必须协调好发动机冷 却系，乘客车厢以及发动机箱和外 部气流环境之间热平衡的关系。为 了辅助对 VTMS 系统的优化，AVL 提出了新的方法，即将软件工具集 成起来用于先进的汽车模拟，模拟 的范围包括： − 发动机性能 − 排放的尾气处理 − 润滑循环系 − 冷却循环系 AVL 提供的一整套工具包括： − AVL SWIFT, 多用途三维 CFD 软件 − BOOST, 模拟一维气体热力 学特性，发动机性能以及尾气处 理 − AVL CRUISE, 企业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的集 成化汽车模拟工具 冷却要求 要保证发动机及其内部流体的 最长寿命，对发动机冷却系统的基 本要求就是发动机所有零部件在任 何工况下都能得到充分冷却。这就 意味着燃烧过程中燃烧室释放的热 量和传给发动机结构（固体部分） 的热量以及传给润滑油的热量（由 于部件间的摩擦）都必须由冷却水 套里的冷却液带走。冷却液带走的 热量被排到汽车发动机舱里由水管 和散热器传给流经发动机舱的空 气。 另一方面，VTMS 又要保证汽 车动力系统得到足够的热量以在最 短的时间内达到运行温度，这样在 发动机起动过程中可降低摩擦损失 和排放。另外，在寒冷气候下 VTMS 还必须向乘客车厢供应充足 的热量使其在尽量短的时间内热起 来，同时它必须供应足够的热气化 开挡风玻璃上的冰或雾－对乘客安 全很重要的一个因素。 数学模拟 在依赖试验手段进行汽车热管 理系统的开发过程中将上述的因素 都考虑进去势必耗费极大的资源。 所幸的是模拟工具已达到了一个比 较成熟的水平，能成功地用于辅助 设计使其实现汽车开发目标，目前 它们已成为汽车原型试制之前的主 要开发工具。今天，不断提高的计 算机性能和现代的软件技术－允许 某些特定软件间紧密的藕合－意味 着可以实现详细的系统级的模拟。 这反过来又可以做到在产品开发的 早期对部件的性能和系统控制算法 进 行 优 化 。 现 在 ， AVL 提 供 SWIFT, BOOST 和 CRUISE 这些 工具以及它们相关的解决方案来极 大地减少在发动机原型机试制和测 试阶段的费用和时间。 模拟工具已达到了一个比较成熟 的水平，能成功地用于辅助设计 使其实现汽车开发目标 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术09/ 1 6 软 件 功 能 介 绍 Advisor — 先进的车辆模拟工具 精确的部件、车辆模拟对于快 速开发先进车辆，特别是基于能量 管理的正确选择是至关重要的。车 辆和部件性能的模拟可以帮助工程 师决定如何延长部件寿命、改进车 辆性能、优化车辆设计，帮助减少 开发时间、降低车辆测试的费用 等。AVL ADVISOR（先进的车辆 模拟工具）可以满足世界汽车工业 的模拟需求。 背景 美国能源部再生能源试验室 (NREL) 于 1994 年 最 早 开 发 ADVISOR。在 1998 至 2003 年期 间，世界范围内已经有超过 7,000 多公司、大学和个人下载了该软 件。 在 2003 年早些时候，NREL 以 公 开 招 标 的 形 式 启 动 了 ADVISOR 的商业化进程。AVL 公 司投标并取得了在世界范围内销售 和颁发许可证 ADVISOR 的独营 权。ADVISOR 功能的不断增强和 完善由 AVL 公司负责。 ADVISOR 可以用于传统的或 高级的车辆，包括轻型和重型车辆 的性能，特别适应与混合动力车与 燃料电池车的性能分析预测。该软 件可以预测更改车辆部件（如电 机、电池、催化转换器、内部气候 控制系统级代用燃料等）和其他改 进对车辆经济性、动力性及排放性 能的影响。 使用 ADVISOR 进行车辆性能分析 ADVISOR 是 在 应 用 广 泛 MATLAB/Simulink 软件环境下开发 的。它采用物理计算模型和测量的 部件性能来预测概念模型车的性 能。用户使用全部车辆数据定义车 辆模型，并预先制订一个车辆必须 跟踪的车速时间的变化历程及道路 的坡度变化。ADVISOR 将分析给 定的历程条件下的车辆最佳性能。 计算中可以得到转矩、转速、电 压、电流以及从一个部件传递到另 一个部件的功率等。 ADVISOR 可以回答客户的如 下问题： • 为实现最佳的燃油经济性，传动 系部件的最合适的型号是什么？ • 车辆能否跟踪给定的速度历程？ • 实现需求的目标需要多少燃油与 /或电能？ • 传动系部件能够传递的峰值功率 和效率是多少？ • 发动机传递的转矩和转速的分布 如何？ • 在有/无电池的情况下，车辆维 持 55mph 的最大道路坡度是多 少？ ADVISOR 在 Microsoft Win- dows 平台下 MATLAB/Simulink 环 境 中运行，方便使用。可以根据用 户的特殊需要对特定的部件或车辆 结构型式建模，并且它可以持续更 新实际部件的测试数据。 优点 • 在评价多个传动系方案时，缩短 测试时间 • 在样车没有制造之前，估计车辆 的经济性 • 比较不同测试循环的尾气排放 • 给出传统车辆或高级车辆，包括 轻型和重型车辆，传动系如何利 用、损失其传递功率 • 帮助世界汽车工业开发清洁、高 能效车辆和传动系部件 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 上海市浦东金桥榕桥路 327 号 电话: (021) 58996900, 传真: (021) 58996822, Email:ast.china@avl.com 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术 李斯特技术中心（上海）有限公司 先进模拟技术09/ 1 6 软 件 介 绍 , v6.0 动力总成的动力学和声学 随着降低市区噪声污染，满足不断增长 的舒适性要求，需要低噪声的车用发动 机和动力总成。因此在设计阶段，需用 仿真技术和软件工具来分析复杂的噪声 产生的物理现象和发动机及动力总成的 噪声传递。 AVL_EXCITE 计算软件就是专门为这 些应用开发的，它使用先进的仿真技 术，获得发动机逼真的动力学和噪声结 果，与实际数值非常接近。 应用 AVL EXCITE 有多种用途，涉及到动 力总成的振动和噪声： • 发动机循环的瞬态载荷分析，用于 应力和疲劳分析，如主轴承壁、发 动机悬置和支架附件。 • 在低频段，分析和设计发动机悬置 和支架。 • 预测结构噪声(绝对表面速度级) • 识别部件结构的潜在噪声 • 分析机械噪声激励机制 • 支持低噪声发动机设计的优化 • 分析设计参数的影响 (材料，轴承间隙，飞 轮和减振设计，以及 曲轴刚度等) 计算方法 仿真基本概念是将非线