LMS Amesim14 动力性经济性分析操作指导书(2)

LMS AMESIM 14 动力性经济性分析使用手册
张克鹏摘要
[科技改变生活，学习使人持续进步]
第二章传统车辆动力经济性分析骨架模型建立
2.1.软件启动
开始→所有程序→LMS Amesim，如图1所示，打开LMS Amesim
14.0，弹出欢迎界面如图2所示，动画是对主窗口的一个介绍，完
了关闭此界面。

图1 打开软件LMS Amesim 14.0
图2 LMS Amesim 14.0欢迎界面
默认进入骨架模式，中间为主窗口，左侧是模型菜单，右侧是元件库树，如图3所示。

模型
菜单元件
库树
图3 打开软件LMS Amesim 14.0
2.2.元件创建
双击右侧元件库的IFP Drive库，如图4所示，弹出如图5所示窗口，IFP Drive库为一系列经验证的元件，致力于下述建模目的:
图4 双击元件库树
图5 IFP Drive库
●满足标准循环工况速度/时间要求的能力，燃油消耗，排放和车辆
性能；
●所有类型的机动驱动，由传统车到电动车等所有类型的动力传动；
●控制系统。

接下来将依次建立工况、驾驶员模型、发动机模型、ECU、变速
器、车辆模型，这些是建立整车油耗经济性分析的主要元件。

单击“工况”图标，IFP Drive库窗口消失，在主窗口将会有一个可移动的出现，将其放在一个合适位置，如图6所示。

图6 创建“工况”元件
继续建立驾驶员模型（无离合控制的五速手动挡模式），如图7所示。

各驾驶员模型区别如下。

图7 创建“驾驶员”（正向控制）元件
：手动变速器用驾驶员模型（无离合器控制）；
：手动变速器用驾驶员模型（带离合器控制）；
：自动变速器用驾驶员模型；
：手动变速器用驾驶员模型（无离合器控制，不考虑驾驶循环预测）；
：手动变速器用驾驶员模型（带离合器控制, 不考虑驾驶循环预测）；
：自动变速器用驾驶员模型（不考虑驾驶循环预测）；
：考虑倒车档自动变速器用驾驶员模型；
：考虑倒车档手动变速器用驾驶员模型（无离合器控制）；
：考虑倒车档手动变速器用驾驶员模型（带离合器控制）。

继续建立发动机模型，如图8所示，各发动机模型区别如下。

图8 创建“发动机”元件
：发动机模型DRVICE01E（考虑发动机闭缸技术、排量变化，考虑4种尾气质量流量和组分）；
：发动机模型DRVICE12G01D（不考虑发动机闭缸技术、排量变化，考虑12种尾气质量流量和组分）。

继续建立发动机电子控制单元模型，如图8所示，各发动机电子控制单元模型区别如下。

图8 创建“发动机电子控制单元”元件
：对应发动机模型DRVICE01E的ECU模块；
：对应发动机模型DRVICE12G01D的ECU模块；
：对应发动机模型DRVICE12G01D的ECU模块（考虑发动机的起停控制或者模式控制）。

继续建立变速箱模型，如图9所示，各变速箱模型区别如下。

图9 创建“变速箱”元件
：带离合器的普通变速箱；
：考虑热因素的手动变速箱；
：带离合器的DCT普通变速箱；
：带液力变矩器的自动变速箱。

继续建立汽车模型，如图10所示，各汽车模型区别如下。

图10 创建“整车”元件
：固定负荷的4轮车辆模型；
：变负荷的车辆模型。

至此，整车油耗分析所需主要元件已经全部介绍完毕，接下来将对这些元件进行连接搭建。

2.3 元件接口说明
驾驶员模型，下图是驾驶员模型的端口示意图，其中红色箭头→代表参数为输入，绿色→代表参数为输出，各个口的含义解释如下：
图11 驾驶员模型端口示意图
●①端口为变速箱换挡控制输出口，不带倒车模式；
●②端口为加速度控制输出信号口；
●③端口为制动控制输出信号口；
●④端口为车速输入信号口；
●⑤端口为发动机转速输入信号口。

发动机模型，下图是发动机模型的端口示意图，其中红色箭头→代表参数为输入，绿色→代表参数为输出，各个口的含义解释如下：
图12 发动机模型端口示意图
●①端口为扭矩输出口，发动机转速输入口；
●②端口从上往下依次是：排气流量速率、排气温度、CO排放速
率、HC排放速率、NOx排放速率、煤烟排放速率、当量比（φ）；
●③端口为额外排气背压输入信号口；
●④端口从左往右依次是：输出到ECU的平均有效压力信号、最大
扭矩信号、最小扭矩信号；
●⑤端口从上往下依次是：ECU负荷需求输入信号、驾驶员负荷需
求输入信号、燃烧指数、过热燃烧系数、怠速速度、发动机闭缸数量、闭缸模式下的参考模式、位移变量、引擎启动时的过度消耗；
●⑥端口从上往下依次是：发动机燃烧热量（传递到冷却系统）输
出信号、发动机壁面温度输入信号；
●⑦端口为冷却液温度输入信号；
●⑧端口从上往下依次是：散热器热量输出信号、冷却液循环温度
输入信号；
●⑨端口从上往下依次是：摩擦损失能力输出信号、油温输入信号。

发动机电子控制单元模型，下图是ECU模型的端口示意图，其中红色箭头→代表参数为输入，绿色→代表参数为输出，各个口的含义解释如下：
●①端口从上往下依次是：ECU负荷需求输入信号、驾驶员负荷需
求输入信号、燃烧指数、过热燃烧系数、怠速转速、发动机闭缸数量、闭缸模式下的参考模式、位移变量、引擎启动时的过度消耗；
图13 ECU模型端口示意图
●②端口从左往右依次是：发动机输入到ECU的平均有效压力信
号、最大扭矩信号、最小扭矩信号；
●③端口为发动机转速输入信号口；
●④端口传动效率输入信号；
●⑤端口燃烧指数或起停输入信号；
●⑥端口从驾驶员传过来的加速输入信号；
●⑦端口为发动机温度输入信号。

变速箱模型，下图是变速箱模型的端口示意图，其中红色箭头→代表参数为输入，绿色→代表参数为输出，各个口的含义解释如下：
●①端口为变速箱换挡输入信号；
●②端口从上往下依次是：传动轴扭矩输出信号、传动轴转速输入
信号；
●③端口从上往下依次是：主轴转速输出信号、发动机扭矩输入信
号；
图14 变速箱模型端口示意图
●④端口从上往下依次是：变速箱能力损失输出信号、变速箱温度
输入信号。

车辆模型，下图是驾驶员模型的端口示意图，其中红色箭头→代表参数为输入，绿色→代表参数为输出，各个口的含义解释如下：
图15 整车模型端口示意图
●①端口为后轴制动输入信号；
●②端口从左往右依次是：后轮转速输出信号、后轴扭矩输入信号；
●③端口为前轴制动输入信号；
●④端口从左往右依次是：前轮转速输出信号、前轴扭矩输入信号；
●⑤端口从上往下依次是：汽车线性速度输出信号、汽车线性位移
输出信号、汽车线性加速度输出信号、外力输入信号；
●⑥端口为风速输入信号；
●⑦端口为路面坡度输入信号。

2.4 元件连接
在主窗口双击ECU元件，将其拉到发动机上方，在此期间注意端口的方向和对接，在拖拽过程中，点击鼠标右键可以左右对称，点击鼠标中键可以旋转元件，连接ECU与发动机元件，如图16所示。

图15 连接ECU与发动机元件
发动机左侧有三个与温度相关的端口，在IFP Drive库中点击温度转换元件，如图16所示，将其放入主窗口，如图17所示。

将温度转换元件连接到发动机左侧的三个温度端口，期间可以分别在IFP库里选择3次，也可以在主窗口进行复制粘贴。

图16 创建温度转换元件
图17 在主窗口建立温度转换元件
如果端口离得较近，连在一起可能会影响观察，可以把某个元件放在被连接件稍远的位置，然后用直线连接起来。

在用直线连接过程中，将鼠标放在端口附件，点击将会跳出一条直线，可以随着鼠标引向被连接的元件，如图18所示。

图18 连接发动机温度端口
由于发动机左侧有四个温度相关端口，ECU左侧有1个温度端口，而这5个端口都是常数温度端口，所以在信号（控制）库里面选择多通接口，最后用一个常数信号连接即可，如图19所示。

图19 选择多通接口
点击多通接口后，弹出多通接口菜单，在接口数量上填数子5，如图20所示，点击OK按钮，在主窗口将建立一个5通接口，如图21所示。

图20 多通接口窗口
图21 创建多通接口
将5个温度端口一一连接起来，然后在信号（控制）库里面选择一个常数信号元件，将其与多通接口连接起来，如图22所示。

图22 将5个温度端口封闭
在发动机转速输入端口和变速器转速输出端口之间建立一个转速传感器元件。

从机械库（mechanical）中选择转速传感器，如图23所示。

图23 选择转速传感器元件
将发动机转速输入端口和变速器转速输出端口连接起来，如图24所示。

图24 连接转速端口
ECU和驾驶员模型都有转速端口，将这两个端口与转速传感器连接起来，首先创建一个1进2出的多通接口，如图25所示，然后
将其连接起来，如图26所示。

图25 创建1进2出的信号接头
图26 连接ECU模型和驾驶员模型转速端口
在信号（控制）库里面选择一个常数信号元件，将其与发动机额外排气背压端口连接起来，如图27所示。

图27 连接发动机额外排气背压端口
在发动机2号端口附近建立质量传感器，从IFP Drive库中选择排放物质量传感器，如图28所示，在主窗口建立排放物质量传感器，并将其与发动机2号端口（排放物）连接，如图29所示。

图28 选择排放物质量传感器
图29 连接质量传感器与发动机排放物端口
质量传感器另外两个端口用一般堵头封闭即可，如图30所示。

图30 封闭排放物质量传感器端口
将ECU端口4（传动效率输入信号）和端口5（燃烧指数信号）用常数信号连接封闭，将ECU端口6（驾驶员传过来的加速度信号）与驾驶员模型的加速度端口连接，如图31所示。

图31 ECU各端口封闭/连接
在IFP Drive库中点击温度转换元件，在变速箱左侧温度端口建立温度转换元件，并与变速箱连接，然后用常数信号封闭温度转换元件，如图32所示。

图32 连接变速箱温度端口
将变速箱传动轴扭矩和转速的端口与汽车的前轴扭矩、转速端口相连接（前驱车型），将变速箱端口1（换挡控制）用接收器信号连接，如图33所示。

图33 变速箱端口连接
由于是前驱车型，将驾驶室前轴制动端口用接收器信号连接，后轴制动用常数信号连接，后轮扭矩和转速端口用机械库（mechanical）中的零扭矩源元件连接，如图34所示。

在车辆端口⑤（汽车线性速度、位移、加速度、外力等信号）之前建立速度、位移、零力源传感器，速度、位移及零力源传感器分别来自机械库（mechanical），如图35所示。

图34 车辆前后轴端口连接
图35 车辆端口5连接
在车辆端口⑥（风速输入信号）和端口⑦（坡度输入信号）之前分别用工况变量源元件和与以坡度和车辆负荷作为车辆位移方程的源元件连接，这两个元件分别来自IFP Drive库，再将车辆前端的位移传感器与连接，如图36所示。

图36 创建汽车行驶坡度及迎风速度信号
将汽车前端车速传感器与驾驶员模型的车速端口连接，驾驶员模型右端的制动端口和档位控制端口分别由转接信号连接，这样，整个经济性分析车辆骨架模型搭建完毕，如图37所示。

图37 整车骨架模型。