发动机半实物仿真试验系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着计算机与电子技术的发展，汽车工业与汽车技术取得了很大的进步。计算机的快速发展也带来了半实物仿真技术的快速发展，将它应用于汽车电子控制系统的设计和开发逐渐得到人们的重视。大量电控技术在汽车上的应用，使得如今的汽车更加安全、环保、智能，但同时也使得车载电控系统越来越庞大与复杂。因此，在新车型的开发过程中对于车载电控系统的测试验证变得越来越重要。但是开发汽车电控系统需要大量的实验来摸索控制规律，需要大量的人力、物力，开发周期也长，而发动机半实物仿真是汽车电子控制系统设计、试验、性能优化测试强有力的工具。

半实物仿真系统可以看成一套软硬件集成的实时仿真工具，在对外ecu系统进行调试时，它作为虚拟发动机的载体直接与ecu系统相连，接受ecu的调节控制，并向ecu提供相应控制下的发动机实时运转工况信息，通过建立一个虚拟的仿真环境，实现对发动机正常工作所需输入信号的仿真模拟，并可以在计算机中灵活配置参数，使之能够适用于各种车型和各种工况，来弥补真实测试条件的不足。由于半实物仿真技术在ecu的开发、测试中的优点，世界各国高度重视半实物仿真的研究，大大促进了半实物仿真技术的发展。

对于发动机ecu核心技术与产品的开发与生产，国外的公司一直处于垄断地位。德国dspace公司的实时仿真系统是基于matlab/simulink进行开发及测试，通过专用的数据总线实现了计算机通信与matlab/simulink的无缝连接。美国的仿真系统供应商adi公司开发了动态实时仿真系统adrts，通过建立上位机中的发动机仿真模型，可以同时对几个发动机ecu进行模拟，通过vme总线进行数据的交换以及对整个系统进行功能扩充。bosch的labcar硬件在环仿真系统是由软件、硬件和接口信号组成。软件部分适是用于发动机和整车模型的创建和修改，实时仿真的控制、信号的采集控制和硬件相关的驱动。硬件主要用来模拟发动机工作所需的传感器和执行器信号，同时接受由ecu输出的控制信号，产生ecu的输入信号。信号接口用于软件和硬件之间的信号交换。在控制器开发初期可以运行功能测试验证其控制功能，也可在实验室环境下对控制器进行预标定，此外还可以通过不同的配置应用于不同的场合。另外由德国kassel大学与大众汽车研发中心开发的carts系统也是一套实时模拟系统，该系统测量ecu的输出信号并且模拟相对应的传动系和传感信号。carts代表了一个具有软硬件标准结构的实时模拟系统的家族，它能对ecu在不同开发阶段起到很好的支持。

2. 研究的基本内容与方案

本文中研究的发动机半实物仿真是基于柴油/lng双燃料发动机来做的，所以仿真实验是针对双燃料发动机来确定的。根据已有的发动机模型c代码，通过模拟输出模块仿真出发动机ecu所需要的信号，为ecu提供一个模拟的工作环境。同时编写出所需显示的activex控件并插入到组态王中，做出一个用户界面显示双燃料的控制并可以实现与ecu的通讯。

（1）根据给出的发动机模型的c代码确定组态王需要的设定的发动机变量参数（油门齿条位置、温度、压力、转速、扭矩、负荷等），对信号类型进行分类，并确定是否显示在界面中。

（2）根据信号类型选出所需要模拟的信号，选择模拟输出模块来将模拟信号（油门、温度、压力）转换为ecu可以接受的信号，模拟出ecu的工作环境。

3. 研究计划与安排

第3周：完成外文翻译、文献综述和开题报告；

第4周：读懂发动机模型c代码并确定模拟量输出模块；

第5-8周：熟悉组态王软件；

4. 参考文献（12篇以上）

[2] 张凯，电控柴油/lpg双燃料发动机改造关键技术及其应用研究[d],武汉理工大学,2012.

[3] 霍乐乐，lng发动机ecu硬件在环仿真系统研究[d],太原理工大学,2015

[4] 江楠，船用柴油-天然气双燃料发动机控制系统设计与实验[d],山东大学,2013.