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2011年LMS(中国)用户大会论文

基于AMESim软件的直喷增压发动机建模研究

张建锐I刘斌1李显张钊2

(1.中国第一汽车股份有限公司技术中心，吉林省长春市130011)

(2.LMS中国，北京市，100101)

摘要：随着“V开发流程”的广泛应用，通过离线仿真和硬件在回路验证使得控制策略开发时间大为缩短。AMESim软件使离线仿真模型与硬件在回路阶段实时模型结合成为可能。因此作者应用AMESim软件平台建立了发动机离线仿真模型，在完成模型校验之后将其简化为实时模型，并将其成功下载到dSPACE

Simulator上进行实时功能验证，

关键字：V流程；AMESim软件；发动机离线模型；发动机实时模型；硬件在回路仿真(HIL)

随着电控系统越来越复杂，ECUV型开发流程被广泛应用在电控开发的过程中。其主要包括：控制

系统策略功能定义与离线仿真、快速控制原型、目标代码生成、硬件在回路仿真、标定等阶段。

在V型流程的离线仿真阶段与硬件在回路(HIL)阶段都涉及到了仿真模型，因此基于AMESim软件平台将离线模型与实时模型结合起来，成为一种思路2|。AMESim软件平台构建的发动机模型既可以

用于性能预测，也可以在一定简化处理后形成实时模型用于HIL测试，因此为实现这一开发思路提供了

可能。

标定功能定文及离线仿真

标定

(离线仿真模型)

快速原型硬件在回路仿真

快速原型

(实时模型)

目标代码生成

图1V型开发流程

图2物理模型与实时模型的结合

本文介绍了应用AMESim软件平台建立发动机离线仿真模型与实时模型的工作，并将实时模型下

载到dSPACESimulator上进行了功能测试与验证。

1建模对象

本研究以一汽白主研发的直喷增压汽油发动机为对象(图3)。该直喷增压汽油机的基本参数见表1。

表1发动机基本参数

排量

1995

气缸数量

4

压缩比

10.3

冲程

90mm

缸径

84mm

连杆长度

150.3mm

额定转速

5500r/min

额定功率

145kW

排放等级

欧四

图3FAWGDI发动机

2离线仿真模型的构建及验证

2.1模型结构

模型的搭建主要里利用了AMESim软件的IPFEngine库，该库是专门进行发动机仿真建模的工具，

作者简介：张建锐(1975-),男，工程师，硕士研究生。Email:zhangjianrui@

刘斌(1984-),男，工程师，硕士研究生。Email:liubin1@

2011年LMS(中国)用户大会论文

包含了基本的发动机模块和部件。通过对应于部件的图标，并按照逻辑关系可搭建发动机模型。

本研究中搭建的发动机模型见图4,其主要包括：增压器、节气门及中冷器、进气与排气歧管、喷

油器系统、发动机本体(燃烧室、气缸盖、气门等)、曲轴等部分。

FAWGOIEngineModel

图4AMESim发动机模型框架

2.1.1增压器建模

在AMESim建模过程中，增压器主要由压气机和涡轮机两个部分组成。可以通过选择相关的子模型，可以建立普通增压器、两级增压、VGT增压器、带WasteGate的增压器等多种形式的增压器模型[3]。

本研究中建立的是带WasteGate的增压器，在参数化的过程中可以利用AMESim自带的预处理工具(Turbopreprocessingtool),导入由供应商提供的压气机和涡轮机的性能参数。增压器的最大转速为200000rpm,增压器最低效率为0.2,涡轮机最大压力为3.5bar,叶轮直径为45mm,将参数输入模型，经过

拟合和工况外推后的增压器模型的压气机MAP见图5,涡轮机MAP如图6所示。

图5压气机模型MAP

图6涡轮机模型MAP

2.1.2气门模型参数化

气门模型参数化主要是确定气门开启时刻及气门开起高度与发动机充气的关系。建模发动机带有进

排气VVT结构，进排气VVT最大调整角度范围都是50℃A,进气侧冷态气门间隙0.25mm,排气侧冷态气门间隙0.3mm。在发动机模型中，定义曲轴转角为0时为排气上止点，图7表示在没有调节进排气VVT时，气门升程与曲轴转角的对应关系，红色曲线为进气门，绿色曲线为排气门。由凸轮形线可知，进气门关闭角为282℃A,排气门开启角度为443℃A。

作者简介：张建锐(1975-),男，工程师，硕士研究生。Email:zhangjianrui@

刘斌(1984-),男，工程师，硕士研究生。Email:liubin1@

2011年L