汽车工程

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一种改进的加速度阻尼半主动控制策略研究^*

郭孔辉, 王杨

2019 (5): 481-486. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.001

摘要 ( 474 )

PDF(1879KB) ( 750 )

经典的开关型天棚控制和加速度阻尼控制各有其优缺点:天棚控制在低频区(车身振动偏频附近)控制效果较好,加速度阻尼控制则在高频区(车身振动偏频以上)控制效果较好。为能在全频域内有效地降低车辆振动加速度,以提高车辆的乘坐舒适性,提出了一种改进的加速度阻尼控制(结合了天棚控制和加速度阻尼控制的优势),并从相频的角度对上述控制方法进行理论分析,证明了提出算法的优越性。最后进行MATLAB/Simulink仿真和可控减振器的硬件在环试验,从时域和频域两方面验证了算法的有效性。

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润滑油灰分对直喷汽油车GPF性能影响的试验研究^*

潘金冲, 华伦, 张文彬, 林延松, 张云龙

2019 (5): 487-492. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.002

摘要 ( 419 )

PDF(2223KB) ( 736 )

为开发汽油车颗粒捕集器(GPF)快速老化方法,评价GPF的耐久特性,分别在发动机与整车转鼓台架上试验研究了GPF的快速积灰方法和GPF对缸内直喷(GDI)汽油车颗粒物排放、背压、油耗的影响,最后用CT与XRF对灰分的分布与成分进行了分析。结果表明:GPF的积灰效率会随着时间变化逐步上升,最终达到30%左右的稳定值;装有GPF的整车在世界统一的轻型车测试循环(WLTC)下可满足国六颗粒物排放限值要求;随着灰分的不断积累,GPF对颗粒物质量(PM)与数量(PN)仍旧可以保持较高的过滤效率,分别为82%和99%;灰分累积对GPF的背压上升会有一定的影响,最大为6.5 kPa;在WLTC循环测试下GPF内的灰分增加对整车油耗影响并不明显,最大为1.25%;灰分主要组成物质为CaO和P₂O₅,主要沉积在GPF末端特别是在中心区域,为总含量的71.2%。

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基于WLTC和NEDC循环的轻型车氨排放特性研究^*

罗佳鑫, 崔健超, 谭建伟, 杨正军, 朱庆功

2019 (5): 493-498. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.003

摘要 ( 234 )

PDF(1830KB) ( 366 )

选择3辆轻型汽油车进行了基于WLTC和NEDC循环下的排放试验,对其常规污染物和氨的排放特性进行了分析。结果表明:氨是发动机原始排气进入三元催化器后发生氧化还原反应的副产物;持续时间较长的加速工况是氨生成的主要工况,此时原排气中较高浓度的CO在三元催化器内提供了较强的还原环境,而导致氨的生成;随着行驶里程的增加,氨排放呈上升趋势;低温环境下更容易产生较高的CO与氨排放。

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测量模块对柴油机缸体上水孔流量测量的影响研究^*

董桥桥, 黄瑞, 陈晓强, 李建锋, 俞小莉

2019 (5): 499-507. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.004

摘要 ( 208 )

PDF(5281KB) ( 280 )

柴油机缸体上水孔流量测量时,由涡轮流量计和测量板组成的测量模块会对冷却水流动产生压力损失,从而影响上水孔流量测量结果的准确性,为研究测量模块对缸体上水孔流量测量的影响,本文中进行了试验和仿真研究。首先采用涡轮流量计和某一测量板结构对缸体上水孔进行流量测量试验;接着采用数值方法对冷却系统流动开展三维仿真。经对比分析,发现上述测量模块对上水孔流量测量结果的影响较大,最大相对误差超过25%。在此基础上,对测量模块中涡轮流量计的内径和长度、测量板水孔结构、水孔深度和出水孔径的影响进行了分析,得到优化匹配的测量模块,即内径为15 mm和长度为55 mm的涡轮流量计匹配水孔深度为20 mm、出水孔径为15 mm和圆柱形水孔结构的测量板。结果表明:改进后的测量模块有效地提高了测量结果的准确性,最大相对误差只有3.60%。

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高压共轨系统不同温度下喷油参数修正计算^*

王军, 张幽彤, 金毅, 韩树

2019 (5): 508-513. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.005

摘要 ( 583 )

PDF(1993KB) ( 908 )

为说明高压共轨系统燃油温度变化对喷油量的影响,进行了不同燃油温度下的喷油参数修正计算。首先简要分析了高压共轨系统燃油流动传热特征,依据柴油机工作环境温度范围,提出了确定基准温度的方法,然后运用流体传热计算方法,推导出了喷油量和喷油压力的修正量计算公式;最后结合实例,给出了基准温度下的喷油压力和喷油量的基准脉谱,计算了不同温度下燃油喷油压力和喷油量的修正脉谱;结果表明:50 ℃燃油温度的喷油量修正量计算值与测试值的相对误差在14%以下,80 ℃燃油温度的喷油量修正量计算值与预测值的相对误差在9%以下,说明喷油参数修正计算方法是有效的。

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高速无人驾驶车辆的操控稳定性研究^*

刘凯, 陈慧岩, 龚建伟, 陈舒平, 张玉

2019 (5): 514-521. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.006

摘要 ( 550 )

PDF(1578KB) ( 565 )

通过分析路面附着条件和道路曲率等因素对车辆转向特性和稳定性的影响,建立了高速车辆的等效动力学模型。提出了一种变步长的模型离散化方法,能够在保证车辆模型预测精度的基础上,实现较长的预测时域,并满足计算实时性的要求。通过对高速车辆稳定行驶状态进行分析,推导了基于包络线的滑移稳定性约束条件,并设计了基于模型预测控制的高速无人驾驶车辆的轨迹跟踪控制器。仿真结果表明,该方法可有效保证高速无人驾驶车辆在不同地面附着情况及道路曲率下的操控稳定性。

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无人驾驶机器人机械腿模糊监督控制^*

王和荣, 陈刚

2019 (5): 522-529. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.007

摘要 ( 326 )

PDF(1404KB) ( 457 )

为实现对无人驾驶机器人机械腿运动的精确控制,提出了一种模糊监督控制方法。通过对驾驶机器人机械腿操纵自动挡汽车油门/制动踏板的运动分析,描述了机械腿各杆件的运动学关系,并建立了机械腿的拉格朗日动力学模型。在此基础上,设计了一种模糊监督控制器,并通过Lyapunov稳定性分析原理,验证了跟踪误差的收敛性,保证了机械腿对位移跟踪的稳定性。模糊监督控制器以机械腿的位移跟踪误差及误差变化率为输入,位移跟踪过程中,实时监测跟踪误差的变化趋势,当误差不超过给定值时,模糊控制器单独作用,当误差超出给定值,采用模糊监督控制器。最后,设计了一种油门/制动机械腿切换控制器,搭建了油门/制动机械腿车速跟踪仿真模型,仿真结果与实车试验数据比较,验证了提出方法的有效性。

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汽车传动系激励转矩波动估计与扭振性能调校^*

刘巧斌, 史文库, 陈志勇, 高承明, 孙攀, 席桂东

2019 (5): 530-536. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.008

摘要 ( 426 )

PDF(1326KB) ( 571 )

为研究发动机激励转矩波动系数在汽车不同行驶工况下的变化规律,并分析传动系主要参数对系统扭振响应的影响程度,本文中首先建立传动系简化的集中质量模型和整车纵向动力学模型;其次对实测扭振数据进行阶次分析,以确定传动系的主要转矩激励阶次;然后以各挡WOT工况实测和仿真加速时间平方误差最小化为目标,引入两种智能算法对各挡下的激励转矩波动系数进行估计,并对比了两种方法参数估计过程的收敛曲线;最后以时域平均转速波动量为评价指标,分析了各主要参数对扭振的调校作用。结果表明:在试验测试转速内,随着转速和负荷增大,发动机激励转矩波动系数减小,说明发动机运行越趋平稳;适当减小离合器刚度、增大离合器阻尼、增大半轴刚度与阻尼和增大飞轮转动惯量都有利于减小传动系统的扭振,从而提高整车的舒适性。

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汽车底部复杂流场的主动和被动控制减阻方法研究^*

袁志群, 杨明智, 张炳荣

2019 (5): 537-544. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.009

摘要 ( 261 )

PDF(5393KB) ( 598 )

针对汽车底部复杂流场结构存在的问题及其对汽车燃油经济性的影响,以降低气动阻力为目标,采用计算流体动力学方法研究了侧风工况下汽车底部复杂流场的主动和被动控制减阻方法,设计了阻流板、侧裙、底部抽吸控制槽和尾部气流喷射控制槽4种减阻方案,分析了各方案对气动阻力的影响和减阻机理。研究结果表明,减阻效果与横摆角、阻流板高度、侧裙高度、底部控制槽抽吸速度和尾部控制槽气流喷射的速度与角度有关,4种减阻方案的气动阻力最大降幅分别为9.4%,10.4%,13.5%和4.7%。在实际使用过程中,宜根据汽车运行环境采用动态控制方法,以达到最优减阻效果。汽车模型风洞实验验证了本文中数值计算方法的准确性,研究结果可为汽车设计提供参考。

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含概率区间混合不确定性的汽车正面碰撞可靠性优化设计^*

王琼, 黄志亮

2019 (5): 545-549. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.010

摘要 ( 343 )

PDF(1413KB) ( 340 )

针对汽车正面碰撞中某些参数的概率分布函数中包含不确定的区间变量的问题,构建了一种汽车正面碰撞混合不确定可靠性优化模型,将基于误差比例选择技术的最优多项式模型引入整车碰撞分析中。由于存在区间参数,内层通过限制可靠度的区间下界建立概率约束,从而保证车身结构的安全性。采用了一种基于漂移向量的高效解耦算法,将嵌套优化问题转换为确定性优化和混合可靠性分析的序列迭代过程,避免了内外层嵌套寻优,实现了汽车正面碰撞可靠性优化的高效性。结果表明:优化后防撞梁、吸能盒和前纵梁的总质量减轻了2.35%,所有约束可靠度指标均得到满足,实现了保证车身轻量化要求下的车身和乘员安全性可靠性优化的目标。

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离合器最优控制权系数变化对车辆性能的影响^*

金辉, 于倩

2019 (5): 550-555. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.011

摘要 ( 179 )

PDF(1955KB) ( 388 )

AMT车辆起步时的离合器控制问题是多目标控制问题,所以采用多目标约束下的代价函数最小为目标的最优控制策略,理论上更适合AMT车辆的起步控制。但最优控制中的权系数,在以往文献中都是由设计者主观自行选定,没有明确依据,为此,本文中进行了权系数变化对车辆起步性能影响的研究。首先,建立了离合器模型,采用最优控制算法,针对由滑摩时间、冲击度和滑摩功构建的车辆起步综合性能泛函,设计了线性二次型调节器;其次,通过层次分析法,根据极端驾驶员风格确定了权系数变化范围;最后,通过大量仿真实验,分析了当权系数变化时,车辆各个起步性能指标随之变化的情况。

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非线性影响下悬置系统模态分析及解耦度计算方法研究^*

胡金芳, 高东阳, 朱冬东

2019 (5): 556-563. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.012

摘要 ( 215 )

PDF(2184KB) ( 383 )

为研究激励幅值和频率对动力总成液压悬置系统模态的影响,以惯性通道式液压悬置为例,首先分析了上液室刚度的幅变特性,推出了悬置动刚度的幅频特性表达式,并提出了非线性影响下悬置系统模态分析和解耦度计算方法。接着,采用这一方法对不同幅值下动力总成液压悬置系统进行模态和解耦度的实例分析。最后,总结出了模态类型的判据和垂向解耦度的优化目标,并在此基础上对悬置刚度进行优化。结果表明:液压悬置动刚度的幅频特性对系统的垂向模态、扭转模态和侧倾模态影响较大,其他模态基本不变,优化后的刚度满足隔振要求。

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汽车急加速进气噪声的试验测试与分析^*

刘志恩, 黄涛, 邵炯炀, 郑卿卿, 杜松泽, 李秋悦, 屈少举, 刘浩

2019 (5): 564-570. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.013

摘要 ( 263 )

PDF(4652KB) ( 391 )

汽车的进气噪声能够直接影响车内的噪声水平和声品质。在车内动力感声品质研究过程中,需要借助进气噪声能量增强车内噪声的动力感,在发动机半消声室单纯测试进气噪声的传统方法无法满足汽车声品质研究需要。因此,本文中提出了一种在整车半消声室NVH底盘测功机上同时获得进气噪声和车内噪声的方法,通过现场测试人员的主观感受和测试数据的分析,验证了该方法的有效性,能够获得相对纯净的进气噪声;并对研究车型急加速工况下的进气噪声和车内噪声品质的关联性进行了分析,通过对4个典型的声品质客观参量的对比分析发现进气噪声是车内动力感声品质实现中比较优秀的噪声源,其研究对汽车声品质设计具有重要意义。

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车用锂离子电池低温特性与加热方法研究进展^*

朱建功, 孙泽昌, 魏学哲, 戴海峰, 房乔华, 唐轩

2019 (5): 571-581. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.014

摘要 ( 759 )

PDF(2530KB) ( 1907 )

鉴于低温条件下动力电池功率特性变差,充放电效率下降,制约了电动汽车的发展,一方面通过对不同规格、不同材料体系的动力电池进行低温放电、充电、交流阻抗谱特性测试,分析制约锂离子动力电池低温性能的关键因素;另一方面,从动力电池热管理角度出发,对目前低温加热技术的研究进展进行综述,旨在为改善动力电池低温性能和对动力电池低温热管理技术的进一步研究提供指导。

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三元锂离子动力电池过充行为特性实验研究^*

朱晓庆, 王震坡, 王聪, 易密

2019 (5): 582-589. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.015

摘要 ( 502 )

PDF(4157KB) ( 628 )

本文中以电动车用额定容量为30 A·h的三元软包LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)锂离子动力电池单体为研究对象,研究其在不同充电倍率条件下的行为特性。结果表明,锂离子电池过充过程可分为4个阶段;电池表面最高温度位置不是固定不变的;在大部分测试时间内,最大温差(MTD)都小于1 ℃;充电倍率对锂离子电池过充行为特性影响较大,随着充电倍率的增加,热失控最高温度和峰值电压升高,而过充测试时间和测试结束时的荷电状态(SOC)随着充电倍率的升高而降低。本研究为富镍锂离子动力电池的安全性设计和电池管理系统(BMS)对过充故障的安全管理提供了参考。

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不同温度下锂电池剩余电量估算的仿真研究^*

靳立强, 孙志祥, 刘志茹, 李建华, 杨名

2019 (5): 590-598. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.016

摘要 ( 279 )

PDF(1128KB) ( 809 )

为提高动力锂电池在使用过程中剩余电量的估算精度,以满足电池管理系统对电池监控的要求,提出一种适用于不同温度的动力锂电池SOC估计方法。首先通过分析对比从控制算法模型中选择了2阶等效电路模型,并依据多温度点实验结果进行电池参数拟合,建立基于温度的电池参数模型。接着根据改进的扩展卡尔曼滤波算法,建立SOC估算模型。最后按照DST和FUDS循环进行快速控制原型仿真,验证该算法对不同温度的鲁棒性。结果表明,所制定的SOC估计算法,既能抑制电流噪声的干扰,又能在初始SOC值有较大误差的情况下,使估算值迅速收敛于真实值,在整个估算过程中误差保持在0.04以内。

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GFRP/铝合金和铝合金/铝合金粘接接头失效对比研究^*

秦国锋, 那景新, 慕文龙, 谭伟, 刘浩垒

2019 (5): 599-606. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.017

摘要 ( 371 )

PDF(2964KB) ( 468 )

为揭示玻璃纤维增强复合材料(GFRP)/铝合金和铝合金/铝合金粘接接头在不同温度和受力形式下的失效规律,加工了处于拉应力、剪应力和拉剪组合应力状态的粘接接头,分别在-40 ℃(低温)、25 ℃(常温)和80 ℃(高温)下进行了测试,结合胶粘剂的玻璃化转变温度(T_g),分析温度和应力状态对接头的失效强度、失效模式和失效准则的影响。结果表明:温度对GFRP/铝合金接头失效强度的影响与应力状态有关,但影响程度低于铝合金/铝合金接头;铝合金/铝合金接头大都是胶层内聚失效,但是GFRP/铝合金接头随着温度的降低和拉应力比例的升高,更容易发生纤维撕裂或分层失效,因而降低失效准则的拟合优度。因此在复合材料粘接结构设计中应尽量降低拉应力的比例,以减小纤维撕裂的倾向,同时在失效预测时须考虑纤维撕裂的影响。

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