adams中powertrain的一些介绍

目前很多adams的应用集中在了发动机本身，及变速箱这块。因此对adams中的powertrain做基本介绍，来源于一篇技术文档，根据的是2005版的模型。

1 Powertrain的模板包含了发动机、离合、变速器、差速器。离合器连接发动机及变速箱，变速箱的输出应用到差速器上，最终用到轮胎上。

 2 包含的方程：

微分方程：clutch_slip；engine_omega

状态变量（代数方程）：analysis_type; clutch_displacement_ic; clutch_torque; differential_torque; engine_rpm; engine_speed; engine_torque; halfshaft_omega_left; halfshaft_omega_right; max_braking_torque; max_driving_torque; throttle_position_ems; total_axle_torque; transmission_input_omega

动力总成的主要输入就来源于SDI_TEST_RIG的throttle，clutch，brake

动力总成的核心输出就是“clutch_torque”，叠加变速箱的传动比及差速器，最终到车轮。

 3 动态仿真中的工作原理

动总模型只有一个part（ges_engine），代表了engine block、clutch housing、和transmission的质量及惯量。

为了在仿真中允许更大的积分步长，曲轴用微分方程（engine_omega）表示，将曲轴的旋转加速度转化为发动机的角加速度（每旋转60deg需要一个积分步长）。发动机的动态特性就根据Torque=Inertia*angular_acceleration。

整理下可得到

Engine acceleration=d(W)/dt=(engine torque-clutch torque)/(engine rotation inertia)

W是发动机的角速度（omega），另外此单位是rad/sec，需要转换。

Engine_inertia就是等效的旋转惯量，包含曲柄、飞轮、连杆、凸轮轴、活塞等。

上述公式在软件中的语句是

“engine_omega”=(VARVAL(engine_torque)-VARVAL(clutch_torque))*(GC)/(pvs_engine_inertia)

通用的spline（gss_engine_torque）代表的是发动机稳态下的力矩VS转速VS节气门开度。在任何仿真开始前，都会将这条曲线读入。例如，自带的V8_240HP_400Nm.pwr，负的值是为了当节气门开度是0的时候，实现发动机制动。

 

离合器细节

并没有部件代表离合器-只是通过微分及代数方程连接发动机与变速箱。

离合的力矩有clutch demand决定，从0到1；

0代表脚离开离合器，离合器完全啮合；

1代表脚完全踩住离合器，离合器开；

可以通过设置变量pvs_clutch_closed和pvs_clutch_open来代替clutch demand。

离合器只有在啮合状态才会计算力矩，发动机曲轴与变速箱输入轴之间会存在滑移位移或者滑移速度，离合器就像是个扭簧，可以通过（pvs_clutch_capacity）控制最大的离合器力矩。

在软件中语句是：

If（VARVAL（cis_transmission_demand_adams_id）:1,0,1）

*Step(VARVAL(cis_clutch_demand_admas_id),pvs_clutch_close,1,pvs_clutch_open,0)

*MAX(-(pvs_clutch_capacity),

MIN(pvs_clutch_capacity, (pvs_clutch_stiffness*DIF(clutch_slip)

+ pvs_clutch_damping*DIF1(clutch_slip))))

离合器滑移速度是曲轴转速与变速箱输入轴转速的差值，当离合器啮合，离合器滑动位移就是速度的积分，当离合器开，滑移位移通过变量（pvs_clutch_tau）设置为0。

假设s是滑移，当离合器啮合

d(s)/dt=engine_omega-transmission_input_omega;

当离合器开，d(s)/dt=s/clutch_tau;

在adams中的语句是

Clutch_slip=

STEP(VARVAL(cis_clutch_demand_adams_id),pvs_clutch_close,1,pvs_clutch_open,0)

*(DIF(engine_omega)-VARVAL(transmission_input_omega))

-STEP(VARVAL(cis_clutch_demand_id),pvs_clutch_close,0,pvs_clutch_open,1)

*DIF(clutch_slip)/(pvs_clutch_tau)

 

变速箱详细信息

变速箱根据gear demand提供传动比，并没有旋转惯量。离合器力矩*档位传动比*主减速比，再当做total axle torque传递到差速器轴。

Total_axle_torque=

Akispl(MIN(MAX(0,VARVAL(cis_transmission_demand_adams_id)),(pvs_max_gears)),0,gear_ratio_spline)

! selects gear

*(pvs_final_drive)

*(VARVAL(halfshaft_omega_left)+VARVAL(halfshaft_omega_right))/2

“transmission_input_omega”仅仅在这两个微分方程中使用，“engine_omega”和“clutch_slip”

可以设置每个档位的速比。

0代表的是中位，-1代表的是倒挡。

 

差速器详细信息

差速器模型使连接到悬架系统上的半轴进行转动。差速器输入转速是左右输出轴转速之和的平均值乘以主减速比。同样的，变速器输出力矩乘以主减速比分配给输出轴，在发动机的纵向轴线有个反作用力矩。

差速器模型包括作用在左右输出轴上的限滑力矩，这个力矩与左右输出轴的转速相关。限滑力矩-转速的关系由属性文件定义。

Differential_torque=

MAX(-ABS(VARVAL(total_axle_torque)),MIN(ABS(VARVAL(total_axle_torque)),2*AKISPL((VARVAL(halfshaft_omega_left)-VARVAL(halfsaft_omega_right))/ucf_angle_to_radians,0,gss_differential)))

 

4 静平衡过程。

在静平衡“Straight”或者“Skipad”中，d(W)dt是0，所以Clutch_torque=Engine_Torque；离合器滑移速度是0，意味着当离合器啮合时（clutch=0），发动机转速与变速箱输入转速是一样的。

Engine_torque=(Akispl((akispl(MIN(Max(0,VARVAL(cis_demand_adams_id)),

(pvs_max_gears)),0,gear_ratio_spline)*(pvs_dinal_drive)*

(VARVAL(halfshaft_omega_left)+VARVAL(halfshaft_omega_right))/

(2*ucf_angle_to_radians)),

MAX(0,MIN(1,Dif(cis_sse_diff1_adams_id)/100)),gss_engine_torque))

同样的，“gss_engine_torque”是转速与油门开度的曲线，但是有两个重要的变化。第一，用变速器输入转速代替了发动机转速；第二，油门开度（DIF（cis_sse_diff1_adams_id））由内置的DIFSUB函数计算，通过迭代计算所需的开度（考虑了档位、初始速度）去平滑滚动阻力，风阻及轮胎tire scrub forces。

一旦找到合适的油门开度，因为我们知道发动机转速，便可以获得engine_torque和clutch_torque。通过clutch_torque及clutch_stiffness计算初始的clutch_slip。

Clutch_torque=IF(VARVAL(cis_transmission_demand_adams_id):1,0,1)

*STEP(VARVAL(cis_clutch_demand_adams_id),pvs_clutch_close,1,pvs_clutch_open,0)

*MAX(-(pva_clutch_capacity),MIN(pvs_clutch_capacity,(pvs_clutch_stifness*DIF(clutch_slip)

+pvs_clutch_damping*DIF1(clutch_slip))))

在标准的Solver中，静平衡下的速度是不能计算的。使用了VARSUB，计算轮子的转速。

VARSUB subroutine

1004.0，（jxl_joint_i_21.adams_id）,（jxl_joint_j_21.adams_id），（jxl_joint_j_21.adams_id），（cil_tire_force_adams_id）

PAR(1) branch id

PAR(2) I marker of halfshaft rev joint

PAR(3) J marker of halfshaft rev joint

PAR(4) Reference marker in whose coord system veocity is calculated

PAR(5) tire ID to which the halfshaft connects