汽车工程

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徐宁, 楼狄明, 谭丕强, 胡志远

2018 (12): 1377-1384. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.001

摘要 ( 386 )

PDF(4455KB) ( 510 )

本文中旨在解决增程式电动公交客车单点恒温器能量管理策略下电量维持阶段油耗较高和锂电池组循环充放电深度较大等问题。首先对增程器开关控制策略和等效燃油消耗最小化策略(ECMS)进行优化和仿真验证,然后在增程式电动公交客车半实物仿真平台上进行了试验验证。结果表明:电量维持阶段,优化增程器开关控制策略后,增程式电动公交客车百公里油耗由原来的39.1降至36.23L,锂电池组循环充电系数由19.8/100km降至13.2/100km,分别降低了7.3%和33.3%,但增程器的起停次数有所增加。进一步采用优化的ECMS能量管理策略后,增程式电动公交客车百公里油耗再降至35.22L,锂电池组循环充电系数进一步降至9.9/100km,比原单点恒温器控制策略分别降低了9.9%和50%。

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环境背压对多孔式喷油器雾化形态特征影响的数值解析^*

赵洪雪, 静大亮, 丁海春, 帅石金, 庞昌乐

2018 (12): 1385-1392. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.002

摘要 ( 209 )

PDF(3290KB) ( 326 )

本文旨在通过数值模拟方法解析缸内直喷汽油机(GDI)多孔喷油器在不同环境背压条件下喷雾的形变特性及其影响机制。首先基于喷油器参数在Converge软件中建立了定容弹喷雾模型,进而根据高速摄影和相位多普勒粒子测试仪(PDPA)的试验结果对模型的喷雾宏观形态、贯穿距以及索特平均直径(SMD)进行了验证,在此基础上对0.1,0.5和1MPa环境背压条件下的喷雾形态变化进行了详细研究。研究结果表明:随着背压增加,油束被挤压并向喷油器中心轴线方向收缩,且贯穿距减小;由于油束对容弹内气流的冲击作用使得油束外边缘出现强烈的空气卷吸效应,致使在喷雾油束末端的液滴随气流向上回卷,且背压越高油束末端边界越不清晰;在喷雾压力场及速度场的分析中发现,由于喷雾内部区域压力低于外部,导致外部气流向内部冲击挤压油束,使得喷雾宽度减小,油束间相互作用增强,从而出现喷雾形变。

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添加乙醇燃料对汽油机起动过程微粒排放的影响^*

袁超, 洪伟, 苏岩, 解方喜, 陈静

2018 (12): 1393-1397. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.003

摘要 ( 338 )

PDF(901KB) ( 305 )

为研究乙醇燃料的添加对直喷汽油机起动过程中微粒排放的影响,通过在汽油中添加体积百分比为10%和20%的乙醇得到E10和E20燃料,采用这两种燃料和汽油燃料对直喷汽油机起动过程的微粒排放进行了研究。结果表明:在起动前10s初始阶段,不论燃用哪一种燃料,排气中微粒数量浓度都会急剧增加,是核态和积聚态两种形态微粒共同作用的结果,而起动过程中微粒数量浓度排放始终以核态为主;随着冷却液温度升高,积聚态微粒数量会大幅度降低;汽油中添加一定数量的乙醇,可以改善在起动工况下的核态微粒排放;燃用E20燃料在20和80℃条件下起动40s内微粒数量总浓度分别降低了37.8%和64.5%。

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RPA对PFI轻型汽油车RDE高原排放特性试验研究

程亮, 徐志寅, 邬建化, 邱晓伟, 谢熙钧

2018 (12): 1398-1404. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.004

摘要 ( 538 )

PDF(1767KB) ( 361 )

为探讨RPA对PFI汽油车在RDE试验中排放特性影响,采用了AVL-M.O.V.E.轻型车便携式排放测试系统PEMS对某电控进气道多点喷射汽油车分别在西宁高海拔地区进行了平缓、一般和激烈3种驾驶行为下的RDE排放试验研究,试验中未对发动机进行任何改动。结果表明:国标对RDE试验要求的RPA值范围较大,不同RPA值对应的驾驶行为直接影响RDE排放试验结果。RDE冷起动阶段对PN和CO排放的影响较大,且对PN排放的影响大于对气体污染物排放的影响。CO和PN排放随RPA值的变化无明显变化规律;NO_x和CO₂排放量与RPA值呈现正相关。CF(NO_x)＞CF(CO)＞CF(PN),且CF(NO_x)随着RPA值的增加,变化幅度明显增大,高原条件下进行RDE试验,需要注意NO_x排放。RPA值影响CO₂排放在特性曲线图上的分布,RPA值越大,CO₂排放在特性曲线图上的分布越靠近上公差。

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混联式汽车电泳涂装输送机构的时延估计自适应滑模控制^*

高国琴, 周辉辉, 方志明

2018 (12): 1405-1412. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.005

摘要 ( 210 )

PDF(1343KB) ( 278 )

采用时延估计技术,为一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构建立既能全面反映动力学特性,又能实现实时控制的动力学模型;为解决系统中存在的不确定性和时延估计误差的问题,引入滑模控制策略;为使系统具有较好跟踪性能的同时,有效减弱滑模控制引起的抖振,在滑模控制中引入一种既能调整滑模切换增益大小,又能改变其调整速度的自适应规则,进而提出一种无需不确定系统上界信息的时延估计自适应滑模控制,并运用Lyapunov稳定性理论证明了所提出控制算法的稳定性。利用MATLAB对时延估计自适应滑模控制和不改变滑模切换增益调整速度的自适应滑模控制进行对比仿真,并在样机上进行实验验证,结果表明:时延估计自适应滑模控制能在无需不确定系统上界信息的条件下使系统具有良好的跟踪性能,同时有效减弱滑模控制的抖振。

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车用动力电池“呼吸效应”的研究^*

徐成善, 卢兰光, 欧阳明高, 江发潮

2018 (12): 1413-1417. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.006

摘要 ( 415 )

PDF(1577KB) ( 646 )

车用锂离子动力电池在充放电过程中由于电极材料中锂离子的脱出和嵌入而产生的“呼吸效应”受电池材料、环境温度和充放电倍率等的影响较大,且与电池的健康状态有密切关系。本文中为一款车用锂离子电池设计并制造了电池厚度的测试装置,用来研究电池在不同倍率、不同温度下的“呼吸效应”。结果表明,倍率越大,温度越低,则电池的“呼吸效应”越弱。

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基于模拟退火算法的锂电池模型参数辨识^*

罗勇, 祁朋伟, 阚英哲, 李沛然, 刘莉, 崔环宇

2018 (12): 1418-1425. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.007

摘要 ( 314 )

PDF(1636KB) ( 557 )

为建立准确的电池模型,以精确估算电池荷电状态,本文中通过试验获取锂电池在不同充放电电流和SOC下的充放电特性,进而对不同充放电电流和SOC下的电池R及C参数进行辨识。针对该参数辨识过程中参数初始值未知、数据处理量大、易陷入局部最优点的特点,采用无需初始参数、收敛速度快、能获得全局最优解的模拟退火算法对电池R及C参数进行辨识。仿真和试验结果表明,采用以上方法建立的电池模型具有较高精度。

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基于碰撞性能的车身刚度链设计方法^*

郭毅, 刘子建, 秦欢

2018 (12): 1426-1434. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.008

摘要 ( 253 )

PDF(1992KB) ( 350 )

本文中综合考虑车身动态与静态刚度和正面碰撞安全性,提出了一种车身正向概念设计方法。首先,根据车身A级面和整体布置,建立了车身简化几何模型,确定了19个车身主断面,并基于梁单元理论和传递矩阵法建立车身刚度链数学模型。接着,采用碰撞经验公式设计矩形前纵梁,以等效静态载荷模拟车身正面碰撞动态加载,并提出了基于等效静态加载条件下的车身变形要求。然后,以车身质量最轻为目标,车身静态刚度、1阶模态和碰撞变形为约束,采用遗传算法优化车身各梁单元主断面参数。最后对某一近似标杆车进行有限元仿真,计算其车身静刚度与模态,与本文中的刚度链方法计算结果进行对比,验证了该方法的可行性。

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基于真实事故案例的自动紧急制动系统两轮车测试场景研究^*

胡林, 易平, 黄晶, 张新, 雷正保

2018 (12): 1435-1446. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.009

摘要 ( 538 )

PDF(778KB) ( 442 )

两轮车事故是我国道路一种重要的交通事故类型,但我国在自动紧急制动(AEB)系统研究中还缺乏合适的两轮车测试场景。据此,本文中参考国际上已有的研究成果,建立适用于我国道路交通环境的AEB系统两轮车测试场景。首先,对419起汽车与两轮车碰撞事故案例进行了聚类分析,获得了11类典型的汽车与两轮车碰撞事故场景;接着,根据11类场景在不同参数特征下的事故伤亡程度和事故样本数,准确地获得了各类场景中两轮车运动状态、汽车车速和两轮车车速的详细参数特征;最后,设计了汽车在照明良好的情况下直行通过路口的主要测试场景,通过改变主要测试场景得到了其它5类次要测试场景,且因而最终获得汽车与3种不同两轮车类型(电动两轮车、摩托车和自行车)碰撞下6类AEB系统两轮车测试场景的具体参数特征。本研究结果可为研究我国AEB系统两轮车测试提供参考依据。

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车辆蠕行控制策略研究^*

马彪, 昌和, 李和言, 李慧珠, 朱礼安

2018 (12): 1447-1453. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.010

摘要 ( 377 )

PDF(1166KB) ( 432 )

针对车辆蠕行过程中车速波动及摩擦副易烧蚀问题,本文中对干式摩擦副的摩擦特性进行了分析,确定了其热安全边界;建立了车辆传动系统模型,考虑蠕行起步及蠕行过程中离合器摩擦副摩擦因数变化,以3km/h为蠕行目标车速,得到了满足冲击度要求、相对于目标车速无超调且起步时间最优的蠕行起步控制策略;以实际车速与目标车速偏差极小为控制目标,通过PID调节离合器压紧力使车辆蠕行过程中能保持车速稳定;制订了车辆蠕行控制策略,避免蠕行过程中离合器烧蚀。

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基于反步法的自适应神经网络EPS摩擦补偿^*

赵林峰, 邵文彬, 徐飞扬, 陈无畏

2018 (12): 1454-1460. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.011

摘要 ( 250 )

PDF(1107KB) ( 278 )

为消除EPS系统在制造和装配过程中造成的摩擦力矩个体差异的影响,本文中首先建立了EPS动力学模型,并考虑到转向系统摩擦的不确定性、非线性和个体差异,建立了基于LuGre模型的转向系统摩擦模型,设计了摩擦状态观测器。然后,提出了一种基于反步法的自适应神经网络控制策略,对EPS的摩擦进行补偿,并通过Lyapunov稳定定理证明其稳定性。最后,进行仿真和硬件在环试验,结果表明:采用自适应神经网络控制策略改善了电机电流跟踪性能,加入摩擦补偿后提高了EPS的转向轻便性和回正性能,且在一定程度上抑制了因摩擦不确定性和EPS产品个体差异性造成的摩擦力矩波动。

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车辆结构噪声传递特性及其峰值噪声成因的分析

王永亮, 刘浩, 郑卿卿, 罗挺, 徐艳平, 邓峰, 周权, 周副权

2018 (12): 1461-1466. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.012

摘要 ( 651 )

PDF(1999KB) ( 403 )

本文对发动机怠速工况下车身结构噪声的传递特性和峰值噪声的成因进行研究。采用力锤敲击法,测量从悬置被动侧加速度至驾驶员右耳的噪声传递函数,导出从加速度至声压的传递函数,再根据发动机怠速下悬置被动侧的加速度激励,高精度合成了驾驶员右耳处的总声压并研究路径传递噪声的贡献。结果表明,总声压是频域中所有路径传递声压的叠加,与路径传递声压的幅值与相位均有关,路径传递声压对总声压的贡献有正负之分。最后识别出主要的传声路径,并利用动刚度曲线、噪声传递函数曲线和悬置的加速度谱,对路径的峰值噪声成因进行了分析。

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基于汽车NVH提升的传动轴优化仿真分析与实验验证^*

徐劲力, 潘青姑, 陈端滢

2018 (12): 1467-1474. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.013

摘要 ( 531 )

PDF(3297KB) ( 443 )

Birfield球笼万向节具有等速传递、附加弯矩平稳等优点。结合传动轴中间支承的振动对传动轴动力性能和车内噪声的影响,提出采用将中间十字轴万向节替换为Birfield球笼万向节的设计方案。通过ADAMS虚拟样机对三段式十字轴万向节传动轴和Birfield球笼万向节传动轴在不同输入转速、不同主轴轴间夹角条件下进行仿真,分析表明Birfield球笼万向节传动轴的中间支承振动加速度变化和转矩波动更趋于平稳。分别对装有两种传动轴的实验样车进行整车车内噪声实验对比分析,实验表明Birfield球笼万向节能有效改善车内噪声,在中低速区域明显低于十字轴万向节传动轴车辆约5dB,提升了整车NVH性能。

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汽车后视镜与雨刮的风噪优化^*

侯兆平, 付年, 黄元毅, 徐铁, 陈瑞锋, 沈艳涛

2018 (12): 1475-1479. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.014

摘要 ( 750 )

PDF(2226KB) ( 393 )

为得到某SUV的车内噪声,分别采用计算流体力学法和统计能量法对该车型进行外部流场和乘坐舱内噪声计算,获得驾驶员头部区域的声压级曲线。在原车仿真结果基础上,对后视镜和雨刮进行改进,并采用数值仿真和道路试验对原车和改进后的噪声进行评估和对比。仿真和试验得到的声压级曲线整体趋势一致,表明仿真结果的有效性;后视镜和雨刮改进后,仿真结果显示两种改进方案的噪声,在全频段均有改善,其中声压级最大降幅达5.6dB(A),两种方案的总声压级分别降低1.5和1.8dB(A);路试结果显示在干扰噪声较小的高频段,改进后的声压级有较明显的降低,部分高频段最大降幅达5.1dB(A),两种方案的总声压级分别降低0.2和0.7dB(A),表明了改进的有效性和研究方法的可行性。

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汽车后视镜气动噪声仿真与实验研究

王俊, 陈如意, 杨健国, 龚旭, 李林

2018 (12): 1480-1487. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.015

摘要 ( 540 )

PDF(2123KB) ( 463 )

根据计算进气格栅开、闭两种状态的整车模型的空气动力学性能参数对比风洞实验结果,确定了原设计的整体流动仿真的精度;而基于该模型运用DES法计算的侧窗表面测点的声压级与实验结果对比,确定了2mm网格气动噪声仿真的精度。对新方案和原设计运用Q准则的流态显示,表明新方案后视镜尾流区的流动状态得到改善;侧窗表面的湍流压力脉动的对比表明,后视镜外形的改动对湍流压力脉动影响很小;而通过Lighthill声类比法获得的声压脉动却有显著差异,新方案在2 000~8 000Hz范围内的声压脉动明显减小。Beamforming测试的声源分布和改进效果,与CFD计算预测一致,且与车内的声压级测试有很好的相关性。以上研究表明:Q准则的流态显示可用于气动噪声的定性评估;声压脉动是后视镜气动噪声仿真最主要的评价依据,不可忽略。

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基于全局敏感性分析和PE-HMGE的轴承润滑特性优化^*

李林洁, 韦静思, 何志良, 陈宇, 占文锋

2018 (12): 1488-1493. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.016

摘要 ( 341 )

PDF(745KB) ( 333 )

针对复杂非线性系统多参数优化设计不仅计算工作量大且难以获得理论上最优解的问题,提出将全局敏感性分析和全局多梯度算法(PE-HMGE)相结合的多参数多目标优化策略。通过基于方差的Sobol全局敏感性分析精简系统模型,确定敏感参数,并构造基于敏感参数的多目标优化模型,采用PE-HMGE算法得到最优解。将本方法应用于主轴承润滑特性的简化模型优化设计中,对比仿真结果,最小油膜厚度(MOFT)提高了39%;最大峰值粗糙接触压力降低了45%;平均有效摩擦损失降低了19%。测试结果表明轴承的润滑特性得到明显改善,证明了该研究方法的有效性。

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基于端到端学习机制的高速公路行驶轨迹曲率预测^*

焦新宇, 杨殿阁, 江昆, 曹重, 谢诗超, 王思佳

2018 (12): 1494-1499. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.012.017

摘要 ( 407 )

PDF(1125KB) ( 429 )

本文中基于端到端学习机制进行了高速公路场景下的车辆行驶轨迹预测。首先,为量化表达行驶轨迹,并对预测结果进行合理评价,建立了行车轨迹曲率预测模型与评价体系。然后,针对端到端的行驶轨迹曲率预测训练集中驾驶员行为决策的不确定性导致性能不佳的问题,采用场景切分和特征预提取的方法进行优化和实车试验验证。结果表明,该方法提高了高速公路行驶轨迹预测的准确性和可靠性。

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