Qcruise软件说明

AVL产品介绍 CRUISE

车辆模拟

AVL CRUISE 是用于研究行驶特性、燃油消耗与废气排放的高级模拟软件。由于采用了模块化的方法，可以自由的建立任何一种配置的汽车模型，并且精密完善的算法程序保证了较快的运算速度。

应用

AVL CRUISE 主要用于计算和优化汽车的传动及发动机的开发： ? 燃油的消耗和排放

? 行驶特性（加速性，平稳性） ? 传动比

? 制动极其制动快速性 ? 集中载荷点应力计算 ? 传动引起的振动

AVL CRUISE 的模块化结构可以建立所有现在和将来的汽车概念的汽车模型，包括单轨和双轨汽车（如摩托车、轿车、卡车等）。

特点

AVL CRUISE 综合了一些研究行驶性能、油耗及排放的优秀软件的特点：评价各种行驶工况（如FTP72，ECE-R15，HDC等）加速性能、最大车速、爬坡能力。

其特点包括：模块化的概念、模拟汽车行驶、扭力弹性轴和冷起动。 利用软件提供的各种模块（如发动机，变速箱，离合器等），可以轻松地建立各种汽车模型，甚至连奇异的概念车如混合动力轿车或多发动机轿车也能建摸，并能进行快速的模拟运算。

该软件既能计算纯运动学模型也能计算运动学/动力学混合模型，如计算弹性传动轴系的低频振动。计算可以是准稳态的，比如发动机map图中的一个控制点，也可以是包含司机和油门踏板模型的真实工作的模拟。精巧的司机模型考虑了驾驶者的个性（驾驶动作，换档时间等）；

对有冷起动的工况，还提供预热发动机模块。

模块

? ? ? ? ? ? ? ? ?

汽车和拖车

发动机（内燃机，电动发动机）

离合器（齿轮离合器，液压式离合器，粘液耦合离合器） 变速器（齿轮变速器，全自动液压变速器，CVT） 轴系（刚性的弹性） 差速器（包括防滑机构）

车轮（包括不同的滑动模型）

电动元件（启动机，电池，供电设备） 制动系统，减速器

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AVL产品介绍 CRUISE ? 辅助部分（动力转向系，空调等） ? 司机 ? 环境

? 黑匣子（用户自定义） 在全面的应用该软件的功能时，为了能有效地处理大量数据，已做成一个新的数据库（基于ORICLE数据库）。还提供了闭环硬件设备的接口。此外，数据可与AVL ISAC 发动机实验台的数据交换，以保证最佳的联机与脱机模拟的转换。

该软件极其模块的定义都与德国的先进轿车生产厂商密切合作。

优点

? 艺术级的前处理与后处理图形界面，包括发动机map图的编辑 ? 汽车工业的领先合作伙伴保证了实用性能 ? 无使用限制的数据库 ? 无限制的自由建摸

?

对于标准评估，运算时间短

输入的数据

除了几个“必须”，输入数据的数值随意的，每种都不一样。 典型的输入数据是直径、质量、阻力、效率、发动机特性和性能等， 汽车极其部件上的稳态发动机MAP图表、行驶或循环工况和环境数据等

发行：1998年初

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图形用户界面（GUI）

利用模拟工具进行高效的工作需要一个直观的用户界面，和汽车工业的用户一样，CRUISE已意识到这个重要的概念，实现了日常模拟计算工作的简易化，在充分应用其最大功能时，甚至能一次输入5000个数据。

前处理器

前处理器的以下模块向计算核心提供所须数据。

控制对话框

模拟作业以任务组的形式定义，包括个别的工况和计算参数。 个别的工况是： ? 稳定运行 ? 爬坡

? 全负荷加速 ? 按工况曲线运行 ? 刹车滑移到静止

? CVT 变速和自动变速

汽车建模器

汽车模型的建立和数据的输入都用建模器完成。各个模块都在工具箱里，通过鼠标拖的工作区。各部件用线连接。模型与控制模块用一根总线连接，节省了每根线分别连接的时间。

在对话框里输入数据；数据也可以从数据库、ASCII码文件或其他相同的模块里考入。数据的单位由用户的喜好决定。输入完毕后，程序自动检查输入是否合理。

对每个部件，模型连接部分都显示在一个小图框里。

曲线与图表编辑器

编辑器能进行特性曲线与图表的相互转化。数据能同时用图形和图表表示，两种表示方法都可以修改。图表数据可直接输入，或从数据库、ASCII文件读入，或从别的编辑窗口考入。对单点或一条曲线，可使用算术式子，如加法/减法，乘法/除法等。

路程曲线与工况曲线编辑器

该编辑器可生成和修改路程曲线和工况曲线。路程由与路程相关的参数（如摩擦力）、与时间或路程相关的参数(环境温度)和与之无关的参数定义。工况曲线最简单的描述方法是以路程或时间为横坐标，不同档位的速度为纵坐标。

数据以图表和图形的方法表示。路程曲线与工况曲线是相互独立的。

后处理器

二维的后处理器用来分析计算结果，表示法：

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AVL产品介绍 CRUISE ? ? ? ?

线图 条形图 散点图 等高线图

编排版面可以根据用户的需要定义成模板（有隐含模板）。一个页面可以同时显示几个图表.在图形（BMP，TIF，EPS）上可以自由添加文本，设置线形、线宽、颜色、字体。

在线监控

在线监控可以随时观察计算过程，向用户提供信息或请求，使用户可以控制计算过程。数据以图形或图表的方式表示，横坐标为时间。监控器也可在不同的计算机平台运行。

在线帮助

内容完整的帮助系统向用户提供以下帮助：

? 在线手册

? 部件说明（模块的功能极其参数） ? 对话框帮助（帮助输入数据）

支持平台

OSF/Motif(Silicon Graphics,Sun,Hewlett-Packard,IBM,DEC,Cray,X-Terminals)和Windows(95和NT)

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变速器及变速器控制

利用CRUISE提供的变速器及变速器控制器的零部件模块，可建立各种变速器的模型，如具有不同换档程序和不同分动器的手动变速器、CVT变速器、自动变速器。

手动变速器

手动变速器机构把发动机扭矩转换成输出扭矩，其中要考虑传动、转动惯量、摩损力矩和油温。

数据输入

? ? ? ? ? ?

齿轮个数

驱动端转动惯量（对任意齿轮） 输出端转动惯量（对任意齿轮）

transmissions of gear step（传动比级数） losses of the transmission step（换档损失） 传热系数

CVT

利用该模块，可以建两种CVT的模型，即无级变速和逐级变速。扭矩/速度转换器的转动惯量可分别定义成输入输出端转动惯量或定义为总转动惯量输入端转动惯量。除了上面手动变速器提到的几个标准参量，还要输入一些指定数据，如瞬时传动比，调节速度，滑差，效率，动力分配。

数据输入

? CVT的类型（无级，逐级） ? 最大/最小传动比

? 转动惯量，以下任意一项：

--输入端和输出端的

--作为总转动惯量的输入端转动惯量 ? 最大调节速度（硬件） ? 输入端的力矩损失 ? 滑差特性曲线

? 调速因子（factors for the adjusting speed）

? 调速阻尼系数（damping factor for the adjusting speed） ? 传热比

输入输出端的传动特性可能会用到，应该在传动级模块里面考虑。

变速器的控制

CVT的控制需要输入更详细的数据： ? 标准偏差的过滤函数 ? 以下任意项：

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AVL产品介绍 CRUISE --希望得到的传动 --最大调节速度

--起动变速器（starting transmission）

--起动离合器所需的摩擦力矩（demand moment of friction of the starting clutch）

对于齿轮变速器，控制执行器可以是用户自定义模块也可以是系统自带的简单控制逻辑。过滤函数可能是调速特性曲线。

Transmission step（传动级）

这个简单的机构把输入力矩变成输出力矩，和手动变速器里一样，要考虑转动惯量和力矩损失，力矩损失做成图表。油温的影响也用简单的计算考虑进去。

分动器

可以把一个输入力矩转换成两个输出力矩或是把两个输入力矩转换成一个输出力矩，其中要考虑传动，转动惯量及损失力矩，另外，提供各种可用的锁: ? 正向锁（positive lock） ? 粘力锁（visco-lock） ? Torsen 锁（torsen lock） ? 定力锁（set-value lock）

? 定力与Torsen组合锁（combination set-value lock with torsen lock）

输入数据

? ? ? ? ?

力矩分配

输入输出端的转动惯量 损失扭矩图表 传热系数

对粘力锁，以下任意项：

--空载摩擦力矩，特性粘度曲线和指数 --离合器扭矩图表 ? Torsen 锁的锁紧度 ? 定力锁的锁紧扭矩

变速器控制器

变速控制器允许定义不同的换档方法，包括针对传统变速器和现代自动变速器的换档程序。有三个可选的程序，根据所选的其中一种来进行换档。这三个程序是：

? 换档时松开离合器以使啮合齿轮线速度相近 ? 固定发动机转速在同步转速 ? 设置偶合速度

换档策略

可任选以下一种：

? 在行驶工况曲线上定义换档点 ? 在以下定义点换档:

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AVL产品介绍 CRUISE --行驶车速 --发动机转速

--即将啮合齿轮转速

? 根据最大加速度（仅对全负荷） ? 根据最优点

? 根据变速器的换档程序

一个换档程序必须履行某些特定的规则，这些规则因换档策略不同而不同。比如，为了升档，当前的齿轮不能是最大档的，换档后的速度也不能是最小速度。降档时相反，当前齿轮不能是最小档齿轮，换档后的速度不能是最高速度。

根据最大加速度的换档策略

根据最大加速度的换档策略有两种形式。一种是发动机在新档位速度由司机定，另一种是从程序获得。这里应该找出具有最小牵引力的速度，用来获得变速模式（变速时间，与离合器再次偶合的时间）。这也是利用旋转动能变速的技巧。

根据最优点的换档策略

根据最优点的换档策略，被优化的变量（燃油消耗率，Nox，烟等）从发动机模块获得，其获得数据的途径是发动机的外特性图。优化结果业可以是各优化变量的综合结果，根据重要性权衡单个变量在综合结果中所占分量。每个时间步长，确定一个变量达到最优值的调整速度，对CVT变速器，在变速域里不同的时间步长调整值不同。桥式离合器变矩器，离合器的扭矩在所传扭矩的0%到100%之间变化。另外，还要考虑发动机的调整范围。

自动变速器的变速程

自动变速器的基于变速程序变速的实现是根据变速规则，变速规则基于根据动力输出端的速度和负荷定义的图表（定义为发动机速度和油门位置的函数）。与具有液力离合器和变矩器的自动变速器一样，具有桥式离合器和变矩器的自动变速器的换档按为其定义的图表进行。 可能要定义几个换档程序。这些根据汽车操纵模式定义的程序要和计算程序捆绑在一起。要履行的换档规则和手动变速器的控制部分的一样，如控制最大/最小的发动机速度。现代自动变速器的程序变速的实现是利用用户定义的控制程序。因此，有一个用来输入所须数据的界面。在本单元里有一个相关的例子。

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司机、驾驶室和环境

司机模块模拟真实司机的动作。因此，它应该得到真实司机所能得到的信息，如道路信息、瞬时行驶状况等等。综合考虑司机类型、环境和机械限制因素，输入数据转化成动作。驾驶室是司机和汽车的接口。环境影响，如温度、风速等，可通过环境模块考虑到计算过程中。

司机

原则上，区别司机的两种作业方式： ? 根据定义的速度行驶（行驶循环） ? 按定义目标的路程行驶（行驶曲线） 第一种情况，行驶速度定义为时间或距离的函数。根据这种速度行驶的偏差窗是法定的。为了确定可接受的标准偏差，CRUISE也使用该偏差窗。并且，要输入司机的偏差窗特性，以便研究其对整体结果的影响。用户有几个可能要定义什么时候司机必须换档和踩油门或离合器踏板： ? 在汽车速度曲线上定义的点 ? 在某个特定点： --行驶速度 --发动机速度

--将要啮合齿轮的速度

第二种情况，司机行驶过程的状况是用户强加定义的： ? 最大加速度（包括在恰当的时间开始加速和换档） ? 定义加速度减速度和速度极限

? 对于换档过程，应用不同条件下自动/手动之间的变换

司机响应输入变量作出的决策是区别不同司机类型的基本特征的基础。司机必须能看见前面视野范围内的路况，这一情况可以定义为程序不断检测车速是否超过限定范围，强迫司机做出响应，司机的响应在真实司机响应时间后动作。

输入数据

以下输入数据描述司机的特性： ? 踩油门或离合器的最大速度 ? 换档时间

? 踩刹车的最大力气

? 加速和减速时油门和离合器踏板行程、换档位置相对于时间的函数 ? 反应时间 ? 视野范围

对第一种情况，还要输入： ? 时间和速度的偏差

驾驶室

驾驶室把司机和汽车连接在一起。该模块定义了司机需要的数据和信息，还定义了司机有哪些可能会影响汽车的行驶。

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AVL产品介绍 CRUISE 环境

在其他模块里，用瞬时空气压力、密度和温度来描述周围环境。这些数据是基于标准状况的，将根据输入被采用或计算。

输入数据

为确定空气压力、密度和温度或湿度：

? 大气密度和标准大气压，定义标准大气压的海拔和模拟的地理海拔 ? 温度、大气压和以下的任意一种： --绝对湿度 --相对湿度 --湿度值

另外，还要定义以下数据： ? 饱和压力

? 道路的横向、纵向坡度和温度 ? 路面附着系数

? 风速和相对于车身的风向 ? 时刻和天气

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MATLAB/SIMULINK接口，黑盒子

通过CRUISE 的附加接口，用户可以自定义模块和控制元件。该接口很容易绑上用户的程序。绑上自定义模块，扩展了软件的应用范围。

在黑盒子中可以嵌入用户的自定义C，FORTRAN程序，通过另外一个界面，用MATLAB/SIMULNK定义的模型可以嵌入进去。这样用户可以将它自己的复杂的控制模型如自动变速箱或者一种特别的制动器模型绑定到软件中去。这样也使得二次开发者不透露他的具体方法（通常只需要嵌入编译过的C、FORTRAN程序）就可以计算他自己的模型。

MATLAB/SIMULINK

MATLAB的界面可以将控制器或者其他机械部件嵌入到CRUISE中，比如用MATLAB/SIMULINK建立的特别的操纵机构。用SIMULINK建立的模型元件在WINDOWS环境下被编译成动态连接库（“DLL”），在UNIX系统中，模型元件编译后以共享目标文件的形式（“SO”）存在。这些文件都可以在CRUISE中使用。这种处理过程的好处在于如果捆绑MATLAB模型的话CRUISE本身不需要再编译。

需要输入/输出的变量必须通过输入输出口来进行。这些端口形成了MATAB的数据交换界面，MATLAB模型通过这些输入输出口与CRUISE的数据流交换数据。如果两个模型分别由两个模拟软件同时计算，步长必须保持一致并且应该对之进行优化。

黑盒子

与MATLAB/SIMULINK的界面相似，黑盒子允许用户在其中嵌入自己的代码或者第三方代码（FORTRAN，C），这些目标文件之间必须进行动态连接。如果能避免编译整个程序，将会大大的节省时间，因此，使用动态连接库的形式就很必要了。另外，使用黑盒子能达到同样的功能却能够保护用户自己的源程序和逻辑不被泄露，也可以避免参数过多的子程序影响用户对整体的模拟程序的把握。

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电子元件

CRUISE的模拟模型中，有一个能模拟车载电子器件的网络模型。汽车电子元件比如发电机、蓄电池、启动电机等象其它的电气元件一样集成在CRUISE的车载电气网络模型中。这样，就使得用户能够利用这些成熟的模型进行从混合动力汽车的模拟到发电机及其控制单元的模拟设计等更广泛范围的工作。

发电机

发电机电流由其转速和电源电压所决定。在任一瞬时它所吸收的功率及发动机由于发电造成的扭矩损失取决于其内部的阻力。

输入数据

? ? ? ?

发电机的质量惯性矩

作为电动机转速、电流和总电压三参数函数的力矩损失 发电机内阻 最大电流

电池

在CRUISE的模拟模型中，电池的瞬时充电量由电力消耗的平衡计算得出。对所有连接到电源的部件如普通的耗电元件（电阻等）、起动电机以及发电机等而言，这个平衡计算的程序就是根据电路中电流的正负（吸收或者放出）将它们相加并将结果与计算步长的值相乘。在计算程序之中，蓄电池的内阻也被考虑进去。计算结果跌加在瞬时充电电流上作为新的瞬时充电电流。根据这个原理，电路中的瞬时的路端电压就可以由充电状态和温度组成的二维曲线图中得到。 最大的充电电流和电压由发电机提供。如果超过了最大的电流或电压，那么发电机自动从电网中断开。如果电压太低，则电网中的部件不能正常运行。

输入的数据

? ? ? ? ? ? ?

初始充电量

最小和最大的供电电压 怠速电压 电池内阻

最大充电电流 电池的热容 电池的放热率

起动电机

起动电机模型是通过特征曲线来描述的。因此，电动机的型式（直流电机或者异步电机）可以通过速度和扭矩的特征曲线来定义。起动电机的能量损耗用电功率来描述的，因此在起动时，发动机四个冲程运转期间所消耗掉的功率都能表示出来。

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AVL产品介绍 CRUISE 如果起动电机模型是受到直接控制的，它还可以在电网系统模型中作发电机和制动器的模型使用。正因如此，必须给它建立一个控制模块。这个控制模块将监视电网的功率消耗，使蓄电池不至于有过载的危险。

输入的数据

? ? ? ? ?

起动电机的质量惯性矩 最大和最小角速度 发动机特性图 电流特性图

起动电机的机械损失

耗电元件

在车载电网模型中，耗电元件可以用电阻来代表，电阻的个数可以根据你需要而选定。用来模拟耗电元件的电阻可以划分为三类。所有类型的电阻都可以给它赋予一个常电阻值或者根据电阻特性曲线来给定其电阻值。另外，也可以将其电阻值的大小定义为时间或者距离函数。

第一类电阻的阻值随时间或者距离的改变而改变，开始模拟计算时给定的值作为其初始值。

第二类电阻的阻值也是随外界的参数改变而改变。这一类电阻不是将开始模拟计算时的值作为其阻值函数（时间、距离）的初始值的，而是在发动机开始起动时的阻值作为其阻值-时间-距离函数的初始值。

第三类电阻的阻值与外界因素有关。同样，它的阻值由其特征阻值曲线确定，曲线的变量不再是时间和距离，而是其它的外界信号量。 车载电网中，在正常的输出电压的情况下，电池或者发电机必须提供的足够的电流以供整个网络的电阻使用。

所输入的数据

于第一种类型的电阻，可以选择输入如下数据：

? 电阻的时间或者距离函数图（t=0，s=0时对应开始模拟计算时的初始值） ? 或者是额定电压以及以时间为变量的功率消耗 ? 或者以距离为变量的功率消耗 如果是第二种类型的电阻，所输入的数据大体上与第一种类型的差不多，但是需要注意的是，这里t=0，s=0时的初始值是指发动机开始起动的时候的值，而不是开始模拟计算时的值。

对第三类电阻，可以选择输入下面两种类型的数据：

? 以所输入的变量作为函数自变量的特征阻值曲线 ? 受开关量控制的特征曲线

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内燃机、内燃机控制和排气单元

内燃发动机可以用特征曲线和工况图来模拟。在稳态发动机试验台上测得的主要的燃烧和排放特性曲线图就可以用来在CRUISE中模拟发动机。

内燃机

工况图可以用不同的格式但相关的模式输入CRUISE的模拟程序。CRUISE的具有交互式特点的编辑环境使输入和修改工况图及特征曲线变得非常容易，例如，通过在界面上修改特征曲线和工况图，可以在模拟程序中考虑某些变量对发动机的影响，如果在实际的工作中要作到这一步，内燃机工程师们必须努力建立符合工况图的发动机实际模型，这是很困难的。

对包含冷起动的工况曲线，还要用到几个温度模型。

输入数据

? 气缸数，冲程数，发动机排量 ? 发动机、飞轮和风扇的转动惯量 ? 发动机运转时间

? 特定运转状态下的最大/最小速度

? 全负荷曲线（任选功率曲线、瞬时或平均压力曲线） ? 最大负载的减少量

? 测功率时的实验台条件：大气压，温度，还有湿度，充气压力和中冷温度 ? 动力曲线（功率、扭矩、平均压力） ? 油耗和排放 --怠速油耗 --怠速转速 --油耗图表

--加浓（起动，暖机，加速）

? 增压（控制参量，效率，充压时间）

? 发动机的温度（根据所选择冷起动模型）以下项任选： --冷起动造成的额外功率损耗或扭矩损失 --热量分配要素 --燃油的热值 --冷却水质量 --冷却水温度 --PCM的数据

--催化转化器的数据（质量，热损失，热传导） --粘度，粘度常数和粘度指数 --机油温度 --升级因子

? 节气门开度与对应进气量图

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AVL产品介绍 CRUISE ? 喷油量图

冷起动模型

应用以下三种模型，可以模拟冷起动过程： 1. 冷起动系数模型

一种最简单的情况就是在规定的冷起动阶段，油耗和排放乘一个系数，这样就考虑到了冷起动时的高油耗和高排放. 2. 平均压力的摩擦损失模型

定义冷起动阶段的温度曲线，利用粘度常数、油温和所得粘度，计算暖机阶段的平均摩擦压力，最后得到瞬时附加功率损失。由功率可得到平均压力，此时的功率及平均压力都比热机时高。因此，在温度曲线的基础上可得出瞬时油耗和排放。 ３. ＡＶＬ温度模型

这个模型与平均压力的摩擦损失模相一致，只是这里不是定义温度而是计算温度。考虑到油耗，要计算燃烧放出的热量。这些热量以一定的比例因子给缸体和排气所带走和吸收。考虑水箱的散热，发动机产生的热量就可以计算出来了。 可以将PCM装置考虑在内。其“作用”、“不作用”和“关闭”等状态由控制参数决定。排气的热输出加热了催化转换器，而环境对排气系统的冷却由一个参数设定。这种模拟技术有两个好处：首先，它能够模拟发动机实际的热流动；其次所需数据全部可以通过台架实验测得，而且花费不多，因为它不需要通过什么复杂的方式去获得什么瞬态图表。

发动机控制

在发动机的控制模型中有一些变量模型可以捆绑在一起： ? 节流阀 / 喷嘴 ? 超速断油 ? 自动起动－停止 ? 灭缸控制

输入数据

根据所选择的控制模型，下列数据是必须的： 节流阀/喷油嘴

? 节流阀开度（进气－节流阀开度图） 超速断油 ? 断油速度

? 恢复供油速度

? 超速断油后恢复供油的方式（阶跃式或线性增加最后逐渐减少流量的方式） ? 任选：燃油的线性增加的最后速度 自动起停控制

? 暖机运行时间和温度（为了使性能活化） ? 延迟时间（指具备活性环境到活化的时间）

? 预运行时间（指从开始起动到节流阀开始打开的那段时间） ? 最大速度（活化状态） 下列变量将要考虑进去： ? 燃烧计算的初始因素

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AVL产品介绍 CRUISE ? 起动过程对电池动力的消耗 灭缸控制

? 气门控制(节流阀关闭、发动机全部气缸或者其中一缸灭火) 任选：

? 灭缸控制的最大/最小传动比 ? 灭缸时的时间和温度 ? 全负荷时的运行时间

? 发动机的工况图上的灭缸限制区域

排气单元

CRUISE的排气系统的模型使得考虑排气系统中的催化转化器等部件的作用变得非常容易。在排气系统的计算模型中，以温度特性图为基础，可以对催化器的起燃温度和影响催化转化的因素进行模拟计算。

输入数据

? ? ? ? ?

催化器的重量 热容

催化器与空气之间的放热率

催化转化器与空气之间的参考表面 催化效率和温度的关系

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离合器、变矩器和轴

离合器、变矩器和轴等汽车零部件将发动机和变速箱连接到一起，同样，变速箱也通过轴类零件与汽车的车轮相连接。无论是传统的手动离合器还是液力离合器，在CRUISE中都有用成熟的模型来模拟对之进行模拟。作连接用的轴的模型可以是刚性的也可以是柔性的。如果再作进一步考虑，弹性连接的轴的间隙也可以加以考虑。

离合器

驾驶员通过离合器踏板控制离合器。飞轮的重量一般根据不同的发动机而异，它的重量因素也被考虑在离合器的模型之中。对于传统的摩擦离合器，可以用温度来描述。即离合器的摩擦功率占总摩擦功率的份额是可以计算得到的。摩擦所产生的热量使离合器温度升高，并散发到环境中的大气中去。因此用温度就可以描述离合器的特性。

输入数据

? 离合器的质量 ? 飞轮的质量

? 离合器衬套的外径/内径（或者中间尺寸） ? 摩擦表面的个数 ? 摩擦系数：

-- 作为不同速度的函数

-- 或者作为不同角速度和温度的函数

-- 或者由静摩擦系数和滑动摩擦系数二者的梯度函数逼近来取值 ? 最大离合器行程

? 轴向压力：以离合器行程为变量的函数 ? 在驱动和减载时的质量惯性矩 ? 放热系数

? 离合器和空气之间的参考表面积 ? 热容

液力离合器

液力离合器的扭矩传递是由其转速来决定的，模型中已经将驱动轴和输出轴的质量惯性矩和力矩损失考虑进去。离合器的扭矩输出可以通过驱动轴和输出轴的转速差值曲线来描述，或者由一个扭矩特性曲线来确定。

输入数据

? 输入输出轴的质量惯性矩

? 用来描述离合器状态的任选参数：

---空载摩擦力矩、特征曲线的影响因素和指数 ---离合器扭矩特性曲线 ? 放热系数

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AVL产品介绍 CRUISE 变矩器

在这个模型部件中包含一个扭矩转换模块。其实它是和自动变速箱一起使用的一种桥式离合器（bridge clutch）。为了计算其输出的变量，将要考虑变矩器的不同特征曲线。这些特征曲线通常是静态的。而且，动态特征曲线和静态特征曲线的差值是很少的。如果可以明确知道其动态特征曲线的话，也可以在模型中使用动态特征曲线。

桥式离合器是由一个PID控制器控制的。PID控制器根据不同的角速度的值来调节所输出的扭矩。桥式离合器共有三种不同的状态：开、关、滑动。离合器的扭矩输出根据不同的状态而不同。

输入数据

? ? ? ?

剖面直径 参考角速度

在参考角速度的条件下的扭矩转化率或者转换效率 泵轮和涡轮的质量惯性矩（包括其间的液体在内），或者不考虑液体的质量惯性矩，这两种情况根据不同的需要而确定应该输入哪一种。

? 在变矩器滑动控制状态下离合器所输入的扭矩：它是作为速比的函数或者驱

动速度和变速箱驱动速度的比值的函数。

? 理论的泵轮和涡轮的角速度的差值：以节气门开度和变速比以及驱动速度或

者输入角速度为变量的函数

轴

在传动链中，用作连接的轴类模型可以是刚性扭转轴模型和柔性扭转轴模型。柔性扭转轴就必须考虑其间连接中的间隙。系统中的柔性轴模型使得研究低频动态效应成为可能。这种低频动态效应是由变速箱换档、离合、加速等等因素引起的。还能够从模型中得到各个零部件模型的集中载荷，这是它的另一个方面的应用。

输入的数据

? ? ? ? ?

轴的种类（刚性的，弹性的，末端有或者没有间隙） 旋转质量惯性矩 扭转刚度 阻尼 旋转间隙

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制动、制动控制和缓速器

CRUISE中的制动元件模型、制动控制模型和缓速器模型可以模拟所有传统的制动系统。ABS制动系统也可以利用这些比较简单的模型来模拟。如果有特殊的控制模型的制动系统，用户可以将他的在CRUISE中集成他自己的逻辑控制函数和接口程序（如ABS、ASC等）

制动器

在CRUISE中，用制动特性数据及制动器尺寸来描述制动元件模型的。并用一个低通滤波器模型来模拟制动器得到制动信号后制动力矩的增加。

输入数据?制动

? ? ? ? ? ? ? ?

制动液压缸的表面积 液力机构的效率 摩擦系数 自激因子 残留力矩

最大制动力矩 压力建立时间 制动轮缸的容积

制动控制

制动机构将来自脚踏板和传动机构的动力转换成制动压力并且在各个制动点的根据制动要求进行分配。这里共有三种压力分配的控制模式： ? 前后传动轴压力限制 ? 后传动轴压力降低 ? 理想制动压力分配

在理想制动压力分配的情况下，制动压力的分配取决于前后轴的动态负载比。这种控制方式能够在不同大小的制动器系统中应用并且能够取得比较好的压力分配效果。

数据输入

? 控制模式：理想制动压力分配不需要格外的数据，而其它的两种控制方式需

要输入另外的数据支持

? 后轴制动机构的机械传动件制动力因子：对压力限值控制模式而言 ? 后轴的最大制动力：对后轴减压控制模式而言 ? 限值压力 ? 后轴减压比

制动调节

各种制动技术的控制逻辑和识别函数是各不相同的，用户可以在CRUISE的黑盒

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AVL产品介绍 CRUISE 子中将他自己的逻辑控制程序嵌入进去，从而满足用户自己的特殊功能要求。 在模拟程序中，对已经比较成熟的ABS的控制模型，CRUISE的模拟程序作出了如下假设：

? 车辆的瞬时速度作为参考速度

? 有些可能的影响因素如地形的起伏没有被考虑

? 制动时的压力增加是通过顺序脉冲产生的，因此阀门开启截面减少并且在整

个控制期间认为是常数 ? 不检查转向保持

数据输入

? 后轴制动压力

? 前后轴制动压力分配开关量；对于压力限值控制模式而言，需要输入：后轴

最大制动压力；对于后轴减压制动控制模式而言，需要输入：后轴压力限值和后轴减压比 ? 减速度限值

? 第一加速度限值和第二加速度限值 ? 速度限值

? 控制脉冲作用区间和脉冲宽度 ? ABS制动控制的最大阀门开启截面 ? 压力油的密度和压力模数

? 后轴制动压力分配的控制参数，有两种明显不同的情况：“低选”（滑移率和

车轮的角速度最大）；“高选”（车轮的角速度和滑移率最小）

缓速器

CRUISE的模拟程序中的的缓速器还是用来模拟液压制动系统的液力制动元件。电控液压制动系统模型用在对重载车辆制动模型的模拟上。CRUISE缺省缓速器控制方式是手动的，如果在黑盒子里面嵌入用户的程序的话，也可以实现自动控制。

数据输入

? ? ? ?

缓速器模型的缓冲步长 缓速器质量惯性矩 缓速器的放热效率

缓速器的制动扭矩特性曲线：步长（对电控液力缓速器）或者最值扭矩（对液力缓速器）。

? 缓速器作用方式有两种：制动器的制动力逐步增加方式或者按百分比增加

（作为时间的函数）方式；作为距离函数

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汽车和拖车

汽车和拖车

汽车底盘是所有车辆模型中的基本结构。发动机和车轮等其它部将都固定在底盘上。并且车辆是通过底盘与环境发生接触。

底盘

道路的阻力和车轮的动载荷是被考虑在传动系统的结构模型里面的，因为，道路模型和测功机模型都需要考虑道路空间状况和车轮所实际遇到的负荷状况。车轮的负荷计算中也考虑了诸如加速阻力、空气阻力以及滚动阻力等各种实际因素。如果使用道路阻力曲线，滚动阻力就将根据前后轴的负荷来确定分配。如果不是通过阻力曲线来确定受力状况的话，就可以在车轮/车胎的模型中将阻力因素中考虑进去。

输入数据

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

车轮基本型式

车辆的总质量，附加载荷

负载状态（空载，部分载荷或者满载） 横截面积，拉动系统

车辆和附加载荷的重心位置 车轮静态半径 水箱容积 拖车耦合点 轴升程系数 断油速度

典型道路阻力曲线（所需参数有两种：一种为三参数，指跟车辆计算相关的质量、横截面积和拉力系数；另一种是两参数，指影响滚动阻力的两个因素） ? 给测工机使用的阻力曲线（三参素）

拖车

CRUISE的模拟程序能够对所有的四轮或者二轮的拖车建立模型。但用户必须将串联起来的传动轴简化成一根轴。车轮载荷也是根据其所能遇到的各种状况来考虑（如加速阻力、空气阻力等）。挂钩的拉力是一定的。在前面的车辆模型与挂车模型之间有一个用来交换数据的界面，因此挂车模型建立好以后可以与其它基于相同数据库的底盘模型连接。拖车模型有其独立的电路系统，各种阻力因素都被考虑进去。

输入的数据

? 车轮的基本型式 ? 拖车质量

? 负载状况（空载、部分载荷、满载）

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AVL产品介绍 CRUISE ? 横截面积和拉力系数（下面的项任选）： 仅对拖车而言

对拖车和整车都适用

对拖车影响整车修正时适用 ? 重心位置

? 静态车轮半径 ? 拖车偶合点

? 挂钩旋转点（四轮拖车） ? 轴升程系数 ? 纵向力矩系数

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车轮/车胎

车轮将车辆与道路联系起来。车轮和车胎模型使得考虑车轮和车胎的滚动状态的各种因素成为可能。

车轮/车胎

计算中所考虑的变量随瞬时轮胎压力、温度和驱动力系数变化而变化。车轮的温度可以从传入和传出的能量差中计算出来。传入的能量来自旋转驱动和轮胎的滑动，传出的能量指的是空气流动所带走的热量。实际上，旋转驱动力取决于轮胎的压力。车轮的负荷和轮胎的温度在系统中作为修正因子。

输入数据

? 车轮的惯性力矩 ? 动态轮胎半径

? 车轮动态滚动半径特征曲线的影响因素

? 动态车轮半径关于车轮载荷和胎压的修正因子 ? 修正因子的参考值 ? 旋转驱动力系数

? 不同的车轮载荷、胎压和温度下的旋转驱动力的特征曲线因子 ? 旋转驱动力的特征曲线因子的参考车轮载荷、胎压和温度 ? 轮胎的膨胀压力 ? 多边曲线的说明 ? 轮胎的膨胀温度

? 轮胎与空气和地面之间的热传递数值 ? 车轮载荷滑移曲线修正因子

? 滑移曲线的最大滑移值和传动比。

其它的与环境相关需要输入的数据有大气温度、路面温度、大气压力和附着系数（根据不同的路面状况而定）。

输出变量

在考虑轮胎的压力和车轮载荷等因素形成的修正系数以后，就得到了最终的动态滚动半径。

考虑轮胎的滑动，软件中有两种模式： ? 不同的变量函数 ? 采用可计算的曲线

驱动力矩可以根据车轮载荷、修正过的动态车轮半径以及旋转驱动力系数来计算。

轮胎的径向力可以由车轮的载荷和附着系数得出，也可以通过对车轮载荷因子和滑动因子的计算而得到。考虑不同的道路状况，软件还可以在驾驶图上定义不同的附着系数。

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