GT-SUITE—发动机及整车开发工具

美国Gamma Technologies公司成立于1994年，公司员工大部份是相关软件设计和应用的顶级专家，公司总裁Thomas Morel更是在1983年就开发出了发动机的专业仿真软件。从1999年，GT-SUITE已经占据发动机/车辆仿真领域的最高市场地位，用户遍布全球多个国家和地区。

GT-SUITE是由美国GAMMA公司开发的高度集成的发动机+动力系统+车辆仿真平台，其所有模块共享相同的前后处理界面。其操作简单，界面友好易用，多层级模型管理，实机装配式建模理念。其自带的模板库十分丰富，涵盖：流体、机械、电、磁、热和控制等各类部件。针对同一个物理现象，GT-SUITE通常提供了不同层次的物理模型，用户可以根据需要构建不同复杂程度的模型。同时，GT-SUITE能与STAR-CD、STAR-CCM+、Simulink和modeFRONTIER等第三方软件进行耦合计算。

•  GT-POWER—发动机性能、噪声仿真计算、尾气后处理分析，完整的发动机电子控制功能设计；
  

•  GT-SUITEmp—发动机/整车多物理现象模拟，具体功能包括以下几个主要方面：

     
      ◆  车辆动力系统仿真计算，循环工况分析和驱动系统部件动态分析，整车参数和控制策略设计；

      ◆  发动机/整车热管理，冷却系统、润滑系统和空调系统参数设计和响应分析；机舱热管理的准三维分析；

      ◆  发动机燃油供给系统压力和流动的动力学计算，通用液压系统分析；

      ◆  刚性和柔性曲柄连杆机构动力学分析，发动机动平衡，机体振动，轴承油膜分析，悬置布置；

      ◆  配气机构运动学、动力学和摩擦学仿真计算，凸轮轴振动分析，凸轮型线设计；

      ◆  通用多体动力学分析功能，包括了丰富的一维、二维和三维机械运动学、动力学模板；

      ◆  通用的电、磁、控制回路设计与分析；

●    GT-SUITE—包含了所有GT-POWER和GT-SUITEmp功能；

●    GT-SUITE-RT—能轻易实现与多种控制硬件供应商产品实现发动机的硬件在环（HiL）仿真。


  GT-SUITE各个模块的功能及应用

●    GT-POWER产品功能

●    性能曲线和燃油经济计算及性能优化；

●    燃烧和排放分析，包含HCCI等多种燃烧模型；

●    进、排气系统和气门升程曲线和正时的优化设计；

●    EGR的分析；

●    燃烧室部件热分析； 

●    排气后处理系统的响应特性分析；

●    噪声分析和消声元件的设计；

●    多种增压装置的匹配计算及动态响应特性分析；

●    发动机实时系统控制仿真；

●    1D/3D耦合分析；

●    TPA燃烧分析功能，实现模拟计算与测试工程师之间的紧密结合。


GT-SUITEmp在整车匹配上的功能

•  发动机+变速箱+车辆驱动系统选型和匹配；
  
  
•  车辆性能预测，包括静力学计算、运动学计算、动力学计算等；
  
  
•  循环驾驶工况仿真计算，包括燃油经济性和排放；
  
  
•  驱动系统部件模拟；
  
  
•  发动机和动力总成控制系统仿真；
  
  
•  驱动系统的扭振、驾驶性能、制动性能、牵引能力等的模拟；
  
  
•  HEV和EV控制策略和性能仿真；
  
  
•  多种动力传动系统类型的模拟；
  
  
•  能进行电、磁回路的控制与仿真；
  
  
•  能结合三种不同层次的发动机模型计算。

GT-SUITEmp在曲柄连杆机构上的应用功能

•  刚性、弹性曲轴动力学计算；
  
  
•  发动机不平衡力和不平衡力矩；
  
  
•  发动机机体、变速箱振动的动力学分析，发动机悬置安装系统设计分析；
  
  
•  曲轴扭转动力学计算(时域+频域)，包括集中质量模型、轴刚度计算、 参数化B.I.C.E.R.A法、估算扭转刚度、输入有限元法求解的刚度值阻尼、减振；
  
  
•  连杆和主轴承油膜流体动力学分析，轴承油膜厚度和轨迹计算；
  
  
•  曲轴应力恢复和疲劳分析。

 GT-SUITEmp在热管理发动机/整车热管理上的应用功能

•  含有建立完整的热管理系统所需的所有零部件模型，能模拟空气侧、冷却水侧、机油和变速箱油冷却器等热交换系统；
  
  
•  发动机润滑系统模拟；对各类轴承进行分析；
  
  
•  辅助建模工具COOL3D，可以实现发动机机舱的准三维建模，并分析各个散热部件的相互影响；分析乘员舱热舒适性；
  
  
•  完整准确的发动机/整车冷却系统模型；
  
  
•  可以直接与GT-POWER+GT-DRIVE耦合计算，求瞬态温度场；
  
  
•  可以进行尾气能量回收再利用分析模拟；
  
  
•  根据三段式Nuselt数关联式处理热交换器实验数据。

GT-SUITEmp在液压系统上的应用功能

●    通用液压系统的模拟；如各种液压式的相位控制器分析；

●    包括共轨、泵-管-嘴供油在内的各种燃油供给系统模拟；

●    供油系统机械部件多体动力学分析；

●    系统共振和模式形状识别；

●    喷油器、输送阀等部件的动态特性分析；

●    多缸喷油均匀性分析。


 GT-SUITEmp在配气机构上的应用功能

●    配气机构的运动学、准动力学和动力学计算；

●    凸轮型线设计，以及阀与凸轮升程的相互推导；

●    输入凸轮型线的光顺；

●    接触力和冲击力，气门落座速度和反弹；

●    凸轮随动件的摩擦、赫兹应力、变形、油膜厚度；

●    凸轮轴扭转、弯曲动态特性；

●    凸轮轴轴承轨迹、摩擦扭矩；

●    齿轮、齿带、链传动动力学分析。




GT-SUITE-RT产品功能

●   能使模型的准确与快速达到完美的结合；

●   能方便实现把GT模型转化为满足实时与控制系统功能的模型；

●   有效满足设计工程师与控制工程师之间的有效连接；

●   有广泛的硬件支持功能，能支持的硬件厂商有：ETAS、AandD 、Cybermetrics、dSpace、Real Time Technologies。

●   GT-SUITE-RT的解决方案

◇   基于GT-Power的模型

◇   DOE设计考虑参数变化

◇   神经网络学习得到参数关系

◇   和Simulink耦合进行控制系统开发

◇   和车辆传动模块耦合进行快速瞬态分析

◇   和热管理模块耦合进行热响应快速瞬态计算


成功案例与用户

几乎所有的车辆和发动机设计/生产公司、研究机构都在使用GT-SUITE产品，并已经发表了大量的文章对所做工作进行介绍。比如：

●   一汽使用GT-Power进行可变增压、两级增压匹配计算，发动机选择性的安装增压器提供了依据

●   长安汽车应用GT-Power优化发动机进气系统噪声，最大降低达10dB

●   天津大学国家重点实验室，使用GT-Power和Simulink耦合，对汽油HCCI 发动机全可变气门机构控制策略研究，模型仿真与台架试验相验证

●   长城汽车使用GT进行车辆运动，动力学分析，为汽车设计提供参考依据