汽车工程

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曾小华, 王振伟, 宋大凤, 巴特, 杨南南, 陈慧勇, 王印束

2018 (10): 1125-1131. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.001

摘要 ( 814 )

PDF(1019KB) ( 1646 )

为混联混合动力系统提出了一种功率、转矩和效率三参数匹配方法。该方法综合考虑混联混合动力系统构型特点和动力性设计要求,以系统效率最高为目标,运用预设控制算法预测动力源的目标工作点和能量需求分布情况,确定了整个系统关键部件的选型。通过CRUISE/Simulink建模和仿真,验证了该匹配方法的有效性。

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基于参考模型的复合功率分流系统模式切换中的转矩协调控制^*

赵治国, 蒋蓝星, 李蒙娜, 王茂垚

2018 (10): 1132-1138. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.002

摘要 ( 244 )

PDF(1331KB) ( 341 )

针对双行星排复合功率分流混合动力系统纯电动和电动无级变速器混合动力模式之间切换时车辆平顺性较差的问题,提出了一种转矩协调控制策略。通过系统动力学分析,建立了模式切换过程的动态模型。基于参考模型设计模式切换转矩分配策略和冲击度补偿控制策略,动态分配不同阶段的动力源转矩,并根据平顺性目标调节电机转矩变化率,补偿系统转矩波动。仿真和台架试验结果表明,所提出的策略可满足模式切换过程车辆动力性和发动机起动性要求,并将冲击度降低至15.5m/s³以内,满足国家标准要求。

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混合动力汽车实际道路行驶排放特性研究^*

禹文林, 葛蕴珊, 王欣, 彭子航, 王学智, 尹航

2018 (10): 1139-1145. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.003

摘要 ( 248 )

PDF(2384KB) ( 386 )

混合动力汽车相比传统燃料汽车具有燃油经济性好和排放低的优势,是目前汽车领域内的研究热点。最新发布的国六轻型车排放法规引入欧盟标准的实际道路排放(RDE)测试,本文中按照法规要求挑选3辆混合动力汽车和3辆同排量的汽油车进行RDE试验,分析了混合动力汽车的实际道路行驶污染物排放特性,并针对目前的RDE测试法规提出进一步完善的建议。

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驾驶特性对进气道喷射汽油车RDE排放的影响^*

汪晓伟, 颜燕, 景晓军, 戴春蓓, 闫峰

2018 (10): 1146-1150. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.004

摘要 ( 228 )

PDF(1485KB) ( 424 )

使用便携式车载排放设备(PEMs)对一辆装有进气道喷射的自然吸气发动机的轻型汽油车按照轻型车国Ⅵ标准进行了真实驾驶排放(RDE)测试,并通过行程动力学定义了温和驾驶和激进驾驶。结果表明:激进驾驶的NO_x和PN排放跟温和驾驶相差不大。但在市区行程,激进驾驶的CO排放为温和驾驶CO排放的84倍。而对于总行程,激进驾驶的CO排放为温和驾驶CO排放的75倍。激进驾驶中频繁的加减速是CO排放大幅增加的主要原因。在市区行程,CO排放与加速度正相关;在高速行程,由于发动机运转在高速大负荷的工况点,而这些工况点在企业进行排放标定时往往被忽略,导致CO的排放很高。

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基于最小二乘法的车辆瞬态燃油消耗估计^*

张金辉, 李克强, 徐彪, 李红

2018 (10): 1151-1157. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.005

摘要 ( 309 )

PDF(2074KB) ( 435 )

精确的车辆瞬态燃油消耗估计是车辆节能控制研究的基础,稳态燃油消耗模型受燃油发动机的非线性工作特性、驾驶员的驾驶习惯、车辆行驶的环境、车辆行驶状态、车辆负载等多种因素影响,计算的瞬态燃油消耗与实际燃油消耗偏差较大,现有瞬态油耗模型参数不易标定,因此本文中通过车辆速度与加速度构建了一种新的瞬态燃油消耗估计模型。采用最小二乘法对模型中的参数进行求解,为进一步降低瞬态燃油消耗率的估计偏差,引入指数速度衰减的加权因子,即采用带指数衰减因子的最小二乘法求解油耗模型中的参数,并通过实车试验对瞬态油耗估计方法进行验证。试验结果表明,基于最小二乘法的油耗模型可精确地估计车辆瞬态油耗,带指数速度衰减因子的最小二乘法可进一步降低油耗模型的油耗估计偏差,且估计精度受车辆行驶状态和道路环境等因素影响较小。

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车对车斜角碰撞中灵敏因子的探究和约束系统的优化^*

颜凌波, 张超, 许伟, 曹立波, 戴宏亮

2018 (10): 1158-1165. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.006

摘要 ( 224 )

PDF(1561KB) ( 357 )

为寻找对斜角碰撞中有显著影响的约束系统参数,建立了SUV、中型车和小型车的驾驶员约束系统模型,采用均匀拉丁方方法进行试验设计,利用T检验筛选出不同车型车对车斜角碰撞中的灵敏因子,并针对灵敏因子进行了考虑车对车碰撞兼容性的约束系统优化。结果表明,车对车斜角碰撞中3种车型的灵敏因子大致相同;与每辆车单独优化相比,采用碰撞两车WIC值之和最小作为优化目标,除能有效减少目标车和同伴车的损伤值外,还可获得更好的车对车碰撞兼容性;不同车型在车对车斜角碰撞中的约束系统参数优化趋势有所不同,但仍有一定的共性,即优化一般会导致气体气囊质量流率的增加和安全带限力级别的降低。

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基于抗撞性的汽车B柱碳纤维加强板优化设计^*

张君媛, 姜哲, 李仲玉, 赵紫剑

2018 (10): 1166-1171. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.007

摘要 ( 309 )

PDF(2015KB) ( 534 )

考虑到碳纤维增强聚合物基复合材料的特点,本文中将某乘用车B柱原钢材加强板用碳纤维材料替代,并进行优化。首先在整车侧面碰撞有限元模型的基础上进行B柱子结构模型的解耦,利用子结构动态模型进行了B柱加强板的材料替换和性能计算,确定了初始纤维板铺层和厚度;为充分发挥复合材料可设计性的优势,采用面向复合材料的结构优化方法进行了纤维复合材料的铺层厚度、角度和铺层顺序优化。对比原车结构,在抗撞性不变的前提下,碳纤维B柱加强板取得显著的轻量化效果。

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柴油机振动信号自适应分解方法的比较^*

贾继德, 任刚, 贾翔宇, 韩佳佳

2018 (10): 1172-1178. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.008

摘要 ( 241 )

PDF(1101KB) ( 306 )

变分模态分解是一种新的自适应分解方法,为检验其对柴油机信号的适用性,建立多分量、调幅调频和含噪仿真信号,采用变分模态分解法对其进行分解,并与其它自适应分解方法从分解效果、抑制模态混叠和端点效应能力等方面进行比较;接着分解柴油机瞬变工况的振动信号,发掘曲轴轴承磨损信号变化规律,提取故障特征;最后利用支持向量机进行故障类型识别,进一步验证该方法的有效性。结果表明:变分模态分解在分解效果、抑制模态混叠和端点效应能力等方面均优于其他自适应分解方法,适用于柴油机状态监测和故障诊断。

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汽车车内气动噪声客观评价分析^*

贺银芝, 卢春阳, 吴宇, 杨志刚

2018 (10): 1179-1184. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.009

摘要 ( 255 )

PDF(1635KB) ( 430 )

本文中通过整车气动声学风洞试验,分别采用A计权声压级、响度和语音清晰度3种指标,对不同风速和不同偏航角下,车内气动噪声的变化以及后视镜密封和雨刮器对车内噪声的影响进行了分析。结果表明:不同风速下车内气动噪声的频谱特征相似;随着风速的增加,车内的A计权总声压级和响度几乎呈线性增加,而语音清晰度呈线性降低。不同偏航角下,车内风噪水平也有明显变化。随偏航角绝对值的增加,A计权总声压级和响度增大,而语音清晰度下降,但上升或下降的线性度稍差。此外,后视镜密封在0.5-3kHz的中高频段对车内噪声的影响较大,而雨刮器的影响则主要在3-6.3kHz的高频段。从数值上看,无论对后视镜的密封还是雨刮的影响进行分析时,语音清晰度都比响度和A计权总声压级更敏感。

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驾驶员制动意图对多轴车辆紧急制动迟滞特性的影响^*

王喆, 周晓军, 杨辰龙, 胡勃

2018 (10): 1185-1191. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.010

摘要 ( 215 )

PDF(1806KB) ( 369 )

制动踏板作为驾驶员制动意图的执行元件,其行程和速度会改变气压制动系统的迟滞特性,而制动的迟滞效应又严重影响车辆的紧急制动性能。本文中根据多轴车辆气压制动系统构成和系统子部件的动力学建模分析,搭建了八轴车辆气压制动系统测试台架。采用快速响应的伺服驱动机构控制制动踏板的行程与速度,以实现对驾驶员不同紧急制动意图的准确模拟。试验结果表明,制动踏板行程越大,回路迟滞时间越长,且二者成二次曲线关系;制动踏板速度越快,回路迟滞时间越短。另外,通过系统辨识的方法,建立了考虑驾驶员制动意图的多轴车辆气压制动系统各回路的1阶迟滞模型。

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湿式双离合器微滑摩控制关键问题研究^*

鲍伟, 葛建军, 肖旭, 曹将

2018 (10): 1192-1199. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.011

摘要 ( 257 )

PDF(1326KB) ( 560 )

为有效提高湿式双离合器车辆行驶过程的驾驶品质,对湿式双离合器微滑摩控制的关键问题进行研究。首先分析了湿式双离合器微滑摩行为对离合器阻尼的影响,并建立了微滑摩控制被控对象的数学模型。在此基础上提出电流和微滑摩双闭环的离合器微滑摩控制系统结构,探讨了电流控制器和微滑摩控制器的设计方法。接着通过实车试验,验证了电流、微滑摩双闭环控制方法的精确性,以及微滑摩控制对减弱发动机侧传递振动的有效性。最后通过离合器的冷却试验,获得离合器冷却油的期望流量和出油温度,据此确定了不同发动机转速和变速器油温下的离合器最佳微滑摩量。本研究结果表明,通过微滑摩控制来提高湿式双离合器车辆的驾驶品质,是一种切实可行的方法。

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基于双重目标的液力变矩器闭锁过程控制策略研究^*

李春芾, 席军强, 顾宏弢, 陈慧岩

2018 (10): 1200-1205. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.012

摘要 ( 216 )

PDF(1072KB) ( 213 )

为兼顾液力变矩器闭锁过程冲击度和滑摩功的要求,建立了闭锁过程整车动力学模型,并推导了闭锁过程冲击度、滑摩时间和滑摩功等公式。接着以某重型车辆为例,通过仿真得到了发动机转速按等斜率下降时的闭锁过程冲击度曲线。结果表明,冲击度远小于标准限值。通过计算分析得出发动机转速按等斜率下降闭锁过程中闭锁离合器压力系数的合理取值范围在1.05～1.2之间,滑摩时间控制在1s左右。根据仿真结果,提出了基于发动机转速目标轨迹的闭锁过程控制策略,并通过实车试验验证了其可行性。本研究为兼顾冲击度和滑摩功要求的离合器接合控制提供了一种有效的策略。

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轮毂电机驱动电动汽车的转向性能优化^*

张志勇, 张风, 黄彩霞, 刘鑫

2018 (10): 1206-1214. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.013

摘要 ( 209 )

PDF(1762KB) ( 460 )

针对轮毂电机给前悬架结构设计和车辆操纵稳定性带来的不利影响,进行了前悬架结构设计和参数优化。在可利用的空间中设计了适合轮毂电机驱动的前悬架转向节结构,并初步确定了关键硬点的坐标值;以转向轻便性为优化目标,以转向回正性为约束条件,建立了车轮定位参数优化模型,并利用Isight和Adams/Car集成平台对转向节的硬点坐标值进行参数优化;对转向轻便性和转向回正性分别进行了数值仿真和实车试验。结果表明,优化后车辆的综合转向性能得到明显改善。

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驾驶机器人车辆的多模式切换控制^*

吴俊, 陈刚

2018 (10): 1215-1222. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.014

摘要 ( 203 )

PDF(1772KB) ( 264 )

为实现不同驾驶工况下精确的车速与轨迹跟踪,提出了一种驾驶机器人车辆多模式切换控制方法。通过分析驾驶机器人操纵自动挡车辆踏板与转向盘的运动,建立了驾驶机器人加速与制动机械腿和转向机械手的运动学模型和车辆纵横向动力学模型。在此基础上,设计了加速/制动机械腿切换控制器、模糊PID/模糊PID+Bang-Bang车速切换控制器和模糊PID/模糊PID+Bang-Bang转向切换控制器。加速/制动机械腿切换控制器以目标车辆加速度为切换规则,协调控制加速和制动机械腿,车速切换控制器以车速误差作为Bang-Bang控制器的模式决策准则和模糊PID控制器的输入,转向切换控制器以轨迹跟踪侧向误差作为Bang-Bang控制器的模式决策输入,并以当前与下一个控制时刻横摆角速度之差作为模糊PID控制器的输入。仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。

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考虑信号交叉口延时的最优车辆路径规划算法^*

胡林, 钟远兴, 黄晶, 杜荣华, 张新

2018 (10): 1223-1229. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.015

摘要 ( 231 )

PDF(1255KB) ( 486 )

本文中提出了一种考虑信号交叉口等待时间的车辆最优路径规划算法。通过GPS采集的浮动车数据与电子地图进行匹配,实时计算出各路段的车辆平均行驶速度和通行时间。基于马尔科夫链构建信号交叉口红绿灯的概率模型,通过车路协同技术预先获取各路段交叉口信号灯的位置和相位配时信息,并在车辆接近交叉口时对车辆速度进行优化,将车辆加速通过交叉口视为绿灯时间的延长,并以此构建车辆快速通过交叉口的等待时间模型。在此基础上,结合A^*算法,提出一种考虑快速通过信号交叉口的改进A^*算法。最后选取长沙市区某路网为算例进行仿真分析,结果表明改进A^*算法所得路径的通行时间明显短于传统A^*算法。

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汽车风窗玻璃外流场特性及其对雨滴运动影响的研究^*

姜立标, 丘华川

2018 (10): 1230-1238. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.016

摘要 ( 316 )

PDF(7183KB) ( 240 )

本文中对风窗玻璃的外流场特性进行数值仿真,以揭示其对雨滴运动的影响。首先,采用标准k-ε湍流模型,构建风窗玻璃模型的计算域,并生成网格控制域。设定边界条件,重点区域采用控制混合网格,建立风窗玻璃外流场的气流模型。然后,运用COMSOLMultiphysics计算流体力学软件对气流模型进行数值仿真,分析风窗玻璃外表面的压力分布特性和附着气流速度场特性。实验结果表明,数值仿真的风窗玻璃表面附着气流特性与实验结果基本一致,验证了所建立模型的有效性。接着,采用控制变量法对气流速度和风窗玻璃倾角对流场特性的影响进行仿真。结果表明,改变气流速度只对表面压力和附着气流流速的数值产生影响,不影响风窗玻璃表面压力分布规律和附着气流的流向规律。改变风窗玻璃倾角对外流场特性影响较大,随着风窗玻璃倾角的减小,附着气流的整体流速趋于均匀。最后,研究了不同气流速度对雨滴运动的影响,这对雨滴运动的控制具有重要的参考价值和指导意义。

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电动汽车空调变工况背压腔流场特性研究^*

刘兴旺, 万春焕

2018 (10): 1239-1245. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.017

摘要 ( 404 )

PDF(2179KB) ( 446 )

鉴于电动汽车空调系统工况具有复杂多变的特点,对其采用的涡旋压缩机背压腔展开变工况特性研究。在考虑平衡块搅动影响的基础上,运用FLUENT滑移网格技术,模拟变工况下不同入口压力的背压腔流场分布特性。结果表明,在变工况下,背压腔流场分布、提供的轴向平衡力和润滑油循环量均发生规律性变化。并提出了将轴向平衡力与轴向气体力变相位协调叠加以达到动涡盘最佳运行状态的新设计方法,使动涡盘所受轴向合力的振幅减少了31%。

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基于模型的液力变矩器故障诊断系统的设计与校验^*

陈奇, 姚志刚, 陈无畏, QadeerAhmed, 张振

2018 (10): 1246-1254. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2018.010.018

摘要 ( 201 )

PDF(1297KB) ( 345 )

液力变矩器是将发动机动力传递给变速器的重要部件,为全面监控其工作状态并保障其可靠运行,运用基于结构分析法(SA)的故障诊断理论,设计液力变矩器的故障诊断与识别(FDI)系统,实现对所有关键故障的检测和定位。基于对液力变矩器系统的关键故障的分析,建立了系统的故障模型;再通过SA中的Dulmage-Mendelsohn分解和故障可隔离性矩阵,进行故障的可检测性和可隔离性分析。结果表明,所有5个关键故障均可检测,且可隔离;通过求解系统的最小型超定方程集(MSOsets),并基于解析冗余关系式理论,完成了FDI系统的设计。在MATLAB中建立FDI系统的仿真模型并进行仿真。结果表明:该FDI系统能检测和隔离出预先设置的所有故障,与SA的理论分析结果一致。

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