AMESim发动机完整系统仿真

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1、 predict the filling sequence (order in which the network will fill) using the Filling Library AMESim是世界著名的工程系统建模仿真方案供应商 IMAGINE 公司于 1994 年推出的用于控制、液压、气动、机械、电机、电磁和热等多学科、复杂系统建模、仿真及动力学分析的优秀软件。 IMAGINE 公司在多学科复杂系统的建模和设计方面具有“know-how”的实践经验。AMESim仿真软件是面向工程系统的软件，是面向应用的软件。 图形化的建模环境，面向工程实际应用的定位，使得 AMESim成为在世界

2、各国航空航天、车辆和发动机工业研发部门的对工程系统的建模、仿真和动态性能分析软件的理想首选。工业设计师能够借助 AMESim友好的用户界面，研究任何元件或回路的动力学特性，可以完全应用集成在 AMESim平台上一整套应用模型库的来设计一个系统，所有这些来自不同物理领域的应用模型都是经过严格的测试和实验验证的，而且模型库可通过客户化的不断升级和改进。 AMESim使得工程师能迅速达到建模仿真的最终目标：快速分析和优化工程设计，从而降低开发成本和缩短开发周期。 近年来，IMAGINE 公司和法国国家石油燃气研究院（IFP）合作，专注于 AMESim在发动机建模仿真领域的应用开发。 AMESim 在

3、发动机（内燃机）系统仿真分析方面的应用 在发动机（内燃机）系统仿真分析方面的应用 气门组系动态性能分析： 气门组系动态性能分析： AMESim可以设计和优化气门升程控制技术，诸如： ? 机械配气机构（双顶置凸轮轴 DOHC，摇臂，摇臂滚轮，从动件，气门挺柱）。 ? 可变定时气门机构以及凸轮相位调整。 ? 机械式可变气门机构（MVT）, 电子可变气门机构（EMVT）以及电液可变气门机构（EHVT）。 AMESim可以解决下述问题：进排气气门控制问题，系统尺寸的确定，接触力的预算，气门的飞脱和反跳的消除，系统刚度的计算，驱动机构以及缸内压力的影响，凸轮型线的优化，液压挺柱相对位移的分析，气门关闭时

4、的制动设计，最大升程处的颤振，机械系统以及和液压系统耦合作用引起的气门升程的差别研究，压力波动的缓冲，网络结构的优化，驱动器性能的提高，新控制策略的开发，能耗的降低，效率的提高，冷起动时气蚀的研究等。 燃油喷射分析： 燃油喷射分析： AMESim可以设计和优化燃油喷射系统，包括： ? 汽油，柴油及其可变燃料：DME， LPG，CNG。 ? 低压和高压燃油喷射系统。 应用发动机完整系统仿真 应用发动机完整系统仿真 引领协同系统仿真之路 Copyright 2003 IMAGINE SA. AMESim, AMESet, AMECustom, AMERun are trademarks of IM

5、AGINE. Other product or brand names are trademarks of their respective holders. 2? 非直喷/直喷， 燃油共轨， 泵喷嘴以及直列泵。 ? 电磁， 压电， 电液阀以及机械驱动。 ? AMESim可以解决下述问题：共轨压力波动的缓冲，喷油量偏差的降低，确定系统的尺寸，网络结构的优化，新控制策略的开发，喷油器性能的提高，流量脉动的降低，不同材料选择的温度预算，能耗的降低，效率的提高，冷起动时气蚀的研究，预喷/主喷/尾喷分析等。 燃烧系统分析： 燃烧系统分析： AMESim的 IFP三维燃烧计算功能模块用于仿真带喷射的活塞

6、式发动机中 3 维化学反应的两相流问题。它是一个鲁棒性强的，精确的和直观的计算流体动力学的工具，采用了大量的多种数值方法和最现代的物理模型。 基于 IFP 三维燃烧计算功能模块，现在能够实现在试验台架上无法实现的深入分析。这种虚拟分析允许更好地了解发动机中发生的复杂物理现象（阀交迭中的扫气相位，缸壁上流体薄膜的形成，点火，燃烧，污染物形成.）。它既非常适合于传统发动机构造的优化，又非常适合于开发设计新的发动机燃烧室（如，进气管或者活塞筒的优化）。 作为嵌入在系统仿真环境 AMESim中的一部分，IFP 三维燃烧计算功能模块能够与其它的 AMESim模块耦合，如冷却回路（热损失），喷射系统（喷油

7、率），电子线路（点火参数）或者气门组系及曲轴组系的系统动态。 ? 喷射，喷油 欧拉（Eulerian）-拉格朗日（Lagrangian）的耦合法确保了整个喷油过程，包括喷油的密集区域和分散区域，的预言性仿真。 缸壁交换作用。 流体薄膜模型。 对湿壁和干壁的喷射。 ? 点火：IFP的高级模型 自动点火模型：TKI。 火花点火模型：AKTIM。 复合波动及其对燃烧中的影响。 ? 燃烧 ECFM3Z: 适用于点燃式和压燃式发动机的统一燃烧模型。 燃油的多种成分的配方。 ? 污染物构成： 适用于点燃式和压燃式发动机氮化物，一氧化碳，碳氢化合物和烟灰计算的耦合模型。 在 AMESim平台上可以用 AME

8、Sim的 IFP发动机库，将上述气门组系系统，燃油喷射系统以及动力传动系统连接起来，根据喷油量和进气量，通过 IFP三维燃烧计算功能模块计算得出发动机的输出扭矩，排放量，发热量等发动机的关键性能曲线。 Copyright 2003 IMAGINE SA. AMESim, AMESet, AMECustom, AMERun are trademarks of IMAGINE. Other product or brand names are trademarks of their respective holders. 3IFP发动机库和 AMESim中的 IFP三维燃烧计算功能模块连接起来，可

9、以实现从三维的燃烧场到一维的系统分析结合起来分析整个燃烧室的情况以及对整个发动机的影响。 排放系统分析： 排放系统分析： AMESim可以设计和优化发动机排放系统，包括： ? 沿着排放管道的热管理。 ? 用于发动机效率分析的排放背压预算。 ? 用于噪声分析的压力波动计算。 AMESim可以解决下述问题：影响整体性能的约束（扭矩或者动力）以及供给（排放以及噪声）预算，优化几何形状以利于燃气的排出，涡轮机进气流量的优化，提高发动机效率的排放被压的降低（催化转换器， 微粒过滤系统），尾气处理系统的设计，热/化学反应之间的耦合，管壁厚度和管道长度确定，岐管内热交换的减少，系统网络结构的优化，新的污染控

10、制策略开发，能耗的降低，效率的提高等。 AMESim可以高度准确地对尾气系统的复杂排放性能进行仿真。对可能存在 12 种气体的混合，可以建立瞬态热模型和化学动力模型，AMESim 提供了对尾气处理进行不同分析和优化的开发结构： ? 用于 DPF耐久性的负载和再生循环 ? 发动机控制策略的耦合 ? 催化转化器效率 ? 点火优化 ? 催化转化器的最佳定位 ? 点火前的绝缘及发动机安装 此外 AMESim提供随时可用的模型，诸如三效催化转化器，HC（碳氢化合物），NOx（氧化氮）分离器，氧气存储器，柴油氧化催化，柴油微粒过滤器等等。还提供了经过验证的，用于建立尾气处理元件一直到完整热排放系统的各种模

11、型，包括管道、容积、交换器，传感器和阀门等。 冷却系统分析： 冷却系统分析： AMESim允许在产品设计的早期阶段设计和优化发动机热管理系统。它为包括考虑发动机壳体散热的不同冷却技术研究提供了一个开放的结构。 AMESim可以解决下述问题：冷却系统元件规格和尺寸的确定，系统网络结构的优化，新的热控制策略开发，加速发动机暖机过程的新方案的测试，引擎盖下完整热平衡研究，附加加热器的配置，分离冷却，电泵，节温器阀，提高元件性能或者新元件的开发，不同材料选择的温度预测，热交换的机理理解，冷却效率的提高，能耗的降低，气液材料热耦合 通过 AMESim的发动机冷却库和热液压库的结合使用，使得研究发动机的稳

12、态和瞬态行为变为可能。 Copyright 2003 IMAGINE SA. AMESim, AMESet, AMECustom, AMERun are trademarks of IMAGINE. Other product or brand names are trademarks of their respective holders. 4? 确定其主要作用的元件的规格和尺寸(加热单元，散热器及风扇，节温器) ? 恒温调节技术的影响(震荡热效应) ? 泵出口端的气蚀 ? 给定发动机工作工况以及标准试验循环工况下的系统响应（系统中流量以及温度的变化等) ? 剧烈停止效应(温度冲击，膨胀水箱

13、内的流量) ? 泵及恒温装置的控制 ? 加热单元，EGR（排气再循环)，油冷却液热交换器以及沉浸加热器(位置，热冲击)的影响 ? 通过采用 AMESim 的热库详细建立整个发动机内部热交换的模型来分析冷启动后发动机达到工作温度所需要的时间 润滑系统分析： 润滑系统分析： AMESim允许在设计的初始阶段开始来设计和优化润滑系统并为各种不同的技术提供一个开放的平台： ? 考虑或者不考虑热因素 ? 管路中的气/液填充 AMESim可以解决下述问题：确定润滑系统的尺寸，网络结构的优化，摩擦的降低，工作零件的磨损以及发热，元件性能的提高，不同支路流量的计算，回路中各处的压力，能耗的降低，效率的提高，冷

14、启动时气蚀的研究、初始时刻气液混合的填充顺序，特殊元件例如轴承特性 发动机热管理系统分析： 发动机热管理系统分析： AMESim允许您将发动机热管理系统的各个部分（燃烧系统，冷却系统，进、排气系统，润滑系统，壳体散热系统）直接连接起来在 AMESim的平台上做完整发动机热管理系统的分析。它包括直接的气液材料耦合以及相互作用。 发动机完整系统仿真分析 发动机完整系统仿真分析 此外，通过引入 IFP 发动机库，AMESim 的建模能力达到了更高的水平并进一步确立了作为完整系统建模工具的地位。在 AMESim 平台上可以将上述气门组系，燃油喷射系统，进排气系统以及动力传动系统连接起来，根据喷油量和进气量，通过燃烧模型计算得出发动机的输出扭矩，排放量，发热量等发动机的关键性能曲线，从而实现在 AMESim 的平台上从三维的燃烧场到一维的系统综合分析，分析整个燃烧室的情况以及对整个发动机的影响。可以用于由不同发动机和动力传动子系统之间相互作用所引起的复杂动态性能分析。 这个新的 IFP 发动机库，结合 AMESim 其它标准应用模型库，为动力系统分析人员在设计和优化“虚拟”车辆， 发动机以及其它动力系统方面提供了最灵活的建模环境。应用 IFP 发动机库，既可以进行时域分析又可以进行频域分析。