汽车工程

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行车服务推送平台及其关键算法的设计与测试^*

梁军, 丛森森, 王军, 蔡英凤, 江浩斌, 陈龙

2020 (6): 709-717. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.001

摘要 ( 279 )

PDF(4038KB) ( 540 )

针对行车主动服务“主动感知自动生成主动推送”过程中忽视推送与行车用户的相互影响,设计了基于行车用户操作行为的行车主动服务推送平台(DPSP),包括存储层、应用层和评价层。存储层用来分类和存储用户行为的历史和实时数据;在应用层基于用户操作行为设计了B-Num.BT算法,提高了DPSP的服务推送用户接受度;而评价层则利用操作数据对推送服务进行评价和监控。通过驾驶员在环(DIL)试验验证典型推送场景的及时性、安全性和准确性,结果表明,DPSP满足推送系统性能要求,所设计B-Num.BT算法的各项性能皆优于对比算法Hybrid.BT和CAR.BT;另外发现,及时性同时具有对行车用户分类的功能。本研究对完善DASS、加强行车安全,乃至无人驾驶技术的推广具有重要意义。

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喷油比对复合喷射汽油机暖机过程燃烧和排放的影响^*

孙平, 刘泽, 刘少振, 于秀敏, 曹智, 杨松

2020 (6): 718-724. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.002

摘要 ( 286 )

PDF(4443KB) ( 647 )

在一台复合喷射汽油机上进行了不同喷射方式的暖机试验,研究了不同的喷油比对复合喷射汽油机暖机过程中燃烧和排放特性的影响。结果表明,随着冷却液温度的升高,汽油机燃烧和排放性能逐渐改善,喷油比为80%时发动机性能最佳,与纯直喷相比,使暖机过程缸压峰值平均提高了49.1%,HC排放降低了14.5%,CO排放降低了27.1%,NO_x排放上升了56.6%,PN排放降低了92.5%。随着暖机过程冷却液温度的升高,发动机燃烧改善,HC、CO排放和微粒总数逐渐减少。

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灰分沉积对不同结构CDPF再生特性的影响^*

陈贵升, 李青, 陈春林, 卢申科, 吕誉, 沈颖刚, 黄震

2020 (6): 725-733. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.003

摘要 ( 190 )

PDF(6027KB) ( 450 )

对某高压共轨柴油机的催化型颗粒物捕集器(CDPF)进行台架试验,研究了两种不同结构的CDPF对发动机性能的影响和不同碳载量下CDPF的压降特性。通过建立三维CDPF热力学模型,分析了灰分量和灰分分布系数对不同结构CDPF再生特性的影响。结果表明:CDPF会使柴油机动力性、经济性略有下降,但非对称结构CDPF可有效降低载体对柴油机性能的影响;CDPF压降会随载体孔道内碳烟累积量的增大而升高,非对称结构CDPF可有效减小CDPF压降,且随着碳载量增加,非对称结构的优势更加明显。灰分沉积有利于降低载体向环境传热的导热率,提高载体热容量,有利于碳烟的氧化再生;CDPF再生过程中载体的温度呈边缘低中心高、前端低后端高的分布规律。灰分分布系数对碳烟氧化速率影响较小,载体结构、灰分量和灰分分布系数对CDPF最大再生温度梯度影响也不大。

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背景气密度对GDI喷雾特性的影响^*

李钦伟, 侯志刚, 张景宇, 李雁飞, 帅石金

2020 (6): 734-740. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.004

摘要 ( 220 )

PDF(4569KB) ( 295 )

在一定容燃烧弹中,采用3种不同的背景气体(He、N₂、CO₂),通过高速摄影技术,研究了非闪沸条件下背景气密度和燃油温度对某5孔GDI喷油器喷雾特性的影响。结果表明:背景气密度是影响喷雾坍塌的关键因素。随着背景气密度的增加,坍塌程度呈现先增强后稳定的趋势,转折点位于4 kg·m^-3左右。当背景气密度低于4 kg·m^-3时,增大背景气密度,单个油束宽度的增加使得喷雾各个油束之间的间隙减小,阻碍外部气体进入内部平衡低压区,喷雾内外压差增大,导致坍塌程度增强;当背景气密度高于4 kg·m^-3时,喷雾各油束之间的间隙消失,喷雾内外的气体交换被阻断,喷雾内外压差趋于稳定,导致坍塌程度趋于稳定。燃油温度的改变对喷雾宽度的影响较小。

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集成排气歧管GDI发动机热平衡试验研究

许翔, 刘双喜, 牟连嵩, 王远, 赵亮

2020 (6): 741-745. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.005

摘要 ( 310 )

PDF(2177KB) ( 619 )

本文中研究了不同的发动机台架热平衡试验方案和试验条件对集成排气歧管缸内直喷(GDI)汽油机热平衡性能试验结果的影响。结果表明:与传统发动机台架热平衡试验方法相比,基于实车散热器、冷却和进排气管路以及附件的台架热平衡试验方案,可降低管路变化造成的系统流动阻力增大、管路传热损失增加、冷却液流量不可控、发动机进出口冷却液温差过小等对热平衡试验不利的因素影响,试验结果更接近实车状态;中冷后进气温度、冷却液温度和开关冷却风机等对热平衡测试结果均有显著的影响;集成排气歧管式发动机的排气歧管内置在缸盖内导致发动机冷却水套的散热量明显增大,冷却系统也必须提供更大的冷却能力才能满足发动机的热平衡需要。

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基于气动附件的重型货车空气动力学减阻研究^*

王庆洋, 黄文鹏, 赖晨光, 朱习加, 王勇

2020 (6): 746-752. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.006

摘要 ( 328 )

PDF(3449KB) ( 792 )

为减小重型货车的气动阻力,以实现整车节能减排的目标,基于某平头重型货车气动减阻敏感区域,设计了10种独立的气动减阻附件,利用CFD仿真对气动附件的减阻机理和效果进行了研究。结果表明,10种气动附件皆有减阻效果,其中一种仿生学减阻附件,减阻效果明显,减阻率为15.0%,且要求的安装空间小。最后通过气动附件的优化组合,获得了一种最佳减阻方案,减阻率达27.4%。

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基于等离子体流动控制的方背式汽车模型减阻研究^*

王靖宇, 耿亚林, 惠政, 胡兴军, 李天鸿, 刘子诚, 李久超

2020 (6): 753-758. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.007

摘要 ( 246 )

PDF(3150KB) ( 519 )

通过风洞试验,开展了关于表面介质阻挡放电(SDBD)等离子体激励器对方背Ahmed模型尾部分离流动的控制效果的研究。通过PIV速度测量,揭示了静态环境下激励器诱导离子风的气动特性,然后通过模型表面压力和尾部流场的变化,分析了在激励电压下模型的减阻率,并阐述了其减阻机理:等离子体激励器可有效控制尾部流动,提高模型尾部压力,从而达到减阻的目的。试验结果表明,随着风速提高,激励器控制效果减弱,在17 kV的峰值电压下,激励器可获得最大诱导速度;因此,在10 m/s的风速和17 kV的峰值电压下减阻效果最佳,主动减阻率为-4.58%,总减阻率达-9.02%。

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数值风洞仿真与开阔路面仿真的关联性研究

宋昕, 李舒雅, 严杰, 刘政, 杨辉, 郭西全

2020 (6): 759-764. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.008

摘要 ( 333 )

PDF(4001KB) ( 503 )

为研究计算域对气动阻力的影响,根据实车风洞的结构参数搭建了数值风洞模型,并以开源模型DrivAer为研究对象,开展了12种车辆形态的数值风洞仿真与开阔路面仿真的对比分析。结果表明:光滑车底时,两种仿真得到的阻力值相差较小,为6~12个点(counts);详细车底时,两种仿真得到的阻力值相差较大,为17~22个点(counts)。两种仿真得到的两种车辆形态之间气动阻力的变化趋势基本一致,但改变车底和气坝时,两种仿真得到的气动阻力变化量相差9~15个点(counts)。

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某MPV车型的尾翼气动优化研究

秦鹏, 詹佳, 李峥峥

2020 (6): 765-770. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.009

摘要 ( 315 )

PDF(2191KB) ( 444 )

为优化某MPV车型的气动性能,基于风洞试验结合试验设计优化方法对其尾部的尾翼零件包括尾翼本体和侧面饰板进行多参数的优化。通过在风洞试验中的优化获得了该车型尾部的气动最优造型方案,相比原始造型方案,整车阻力降低约2.9%。之后对优化前后的造型方案进行了CFD仿真,对比了优化前后的压力分布和流场的差异,分析了整车阻力降低的原因。最后通过对比整车各区和零件上的阻力变化进一步验证了阻力降低的原因,为MPV车型的尾部气动开发提供了优化方向。

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针对12岁儿童的主动式安全气囊的优化^*

葛如海, 崔义忠, 洪亮, 肖轩

2020 (6): 771-777. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.010

摘要 ( 271 )

PDF(1973KB) ( 480 )

儿童乘员约束系统是汽车尤其是校车中儿童乘员保护的重要手段。本文中针对12岁儿童的主动式安全气囊进行优化。首先,对气囊的上部、中部、下部拉带长度、泄气阀开度、气体质量流率、气囊安装高度和气囊开启压力等7个参数对12岁儿童乘员保护效果的影响进行分析。接着,利用灵敏度分析方法找出主动式安全气囊的3个关键控制参数:上部拉带长度、泄气阀开度和气囊开启压力。最后,采用Latin Hypercube试验设计技术,结合构建综合损伤指标WIC与上部拉带长度、泄气阀开度和气囊开启压力的二次多项式响应面模型,对气囊3个关键参数进行优化。结果表明,当上部拉带长度为0.205 m、气囊开启压力为1.16×10⁵ Pa和泄气阀开度为1.8时,12岁儿童乘员的综合损伤指标WIC能达到最小值0.240 5,比初始参数即上部拉带长度为0.235 m、气囊开启压力为1.25×10⁵ Pa和泄气阀开度为1时的综合损伤指标WIC降低了24.75%,显著提高了儿童乘员的安全性。

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基于视频信息的高精度事故重建方法研究^*

吴贺, 韩勇, 石亮亮, 许伟

2020 (6): 778-783. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.011

摘要 ( 299 )

PDF(4285KB) ( 564 )

为提高事故重建精度,本文中采用多体系统与有限元相结合的方法对两起具有清晰视频信息的VRU事故案例进行重建,验证并提出了一种高精度事故重建方法。首先,采用直接线性变换理论(DLT)对视频信息分析并获取碰撞车速;然后,通过PC-Crash与MADYMO耦合方法精确重建VRU碰撞运动学响应;最后,采用THUMS(Ver 4.0.2)人体有限元模型对VRU颅内运动学和动力学参数深度分析。结果表明:重建所得的车辆-VRU碰撞部位、VRU碰撞过程的运动学响应、旋转角度、落地姿态与着地部位与视频信息完全一致;VRU与车辆最终位置绝对误差小于7%;VRU头部损伤部位及损伤严重度与伤情报告完全吻合。

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车内综合烦躁度评价的时序平滑激励级谱CNN模型^*

冯天培, 孙跃东, 王岩松, 张博强, 刘宁宁, 郭辉

2020 (6): 784-792. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.012

摘要 ( 237 )

PDF(3444KB) ( 438 )

激励级时频谱可用于建立车辆声品质卷积神经网络(CNN)评价模型。但是相对于时变声特征的波动性,车内声品质的瞬时主观评价曲线具有平滑特性,利用波动的声特征序列建立时变声品质评价模型,导致预测曲线呈现波动性,所以时序波动激励级谱的直接使用也会制约车内噪声整体综合烦躁度CNN评价模型的性能。本文中,首先利用Savitzky-Golay滤波器对激励级谱进行时域平滑处理;然后使用CNN构建车内噪声的综合烦躁度全局主观评价结果与时序平滑激励级谱之间的映射关系,建立基于时序平滑激励级谱的整体综合烦躁度CNN评价模型;最后采用留一法进行交叉检验,结果表明相比于激励级谱CNN模型,时序平滑激励级谱CNN模型对车内噪声整体综合烦躁度的评价性能更好,提高了预测精度(误差均值降低10.43%)、稳定性(误差方差降低44.26%)与一致性(Pearson相关系数提高4.13%),说明相比于激励级谱,时序平滑谱对车内综合烦躁度的解析能力更强。

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电控空气悬架多智能体博弈控制系统研究^*

李仲兴, 沈安诚, 江洪

2020 (6): 793-800. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.013

摘要 ( 293 )

PDF(3468KB) ( 567 )

为协调互联状态控制与车身高度控制之间的耦合关系,结合多智能体理论和博弈论思想搭建电控空气悬架多智能体博弈控制系统。首先建立与试验样车相匹配的整车模型,验证模型准确性,在此基础上,搭建由信息采集智能体、车身高度控制智能体、互联状态控制智能体和博弈智能体构成的多智能体博弈控制系统。在单一工况下验证系统学习行为的有效性,在混合工况下验证系统控制效果。结果表明,在该系统的控制下,直线行驶时,驾驶员位置处的总加权加速度均方根值降低了7.77%,侧倾因子降低了17.87%;转弯工况下,通过牺牲部分行驶平顺性,改善了车辆操纵稳定性;在混合工况下,车辆整体性能有大幅度提升。

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基于非线性扰动观测的商用车ESC自适应滑模控制研究^*

石求军, 李静, 刘鹏

2020 (6): 801-807. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.014

摘要 ( 237 )

PDF(3659KB) ( 736 )

针对商用车ESC控制中,实际车辆存在各种扰动,难以建立精确的车辆模型,传统滑模控制存在较大抖振等问题,本文中提出基于非线性扰动观测(NDOB)的自适应滑模控制(ADSMC)算法。首先,利用非线性扰动观测器对车辆建模的扰动项进行估计;然后,采用径向基神经网络对滑模控制器的关键参数进行自适应调节,以简化参数调节过程、减小滑模抖振、提高控制精度;最后,在TruckSim中建立车辆模型,在MATLAB中建立控制策略模型,在电控气压硬件在环试验台上,对控制算法进行试验验证。试验结果表明,NDOB-ADSMC算法的ESC控制效果良好,能够满足车辆ESC控制需求。

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危险驾驶工况场景的复杂度评估方法研究

董汉, 舒伟, 陈超, 孙灿, 尤超

2020 (6): 808-814. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.015

摘要 ( 357 )

PDF(1893KB) ( 886 )

本文中提出了一种对危险驾驶工况场景数据的采集和复杂度评估的方法。与大型实车路试中自然驾驶数据的采集方法不同的是,本文中基于高级驾驶辅助系统采集其报警前后数据,并将其作为危险驾驶工况数据进行研究;在分析危险驾驶工况场景数据及其影响因素的基础上,构建了包含不同环境、交通流和车辆相关因素的危险驾驶工况场景的复杂度评价指标体系;基于专家评分结果,应用层次分析法确定指标权重,得到了对危险驾驶工况场景进行复杂度评价的模型与方法,可用于智能汽车的仿真测试。

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基于改进LightGBM模型的汽车故障预测方法研究^*

颜诗旋, 朱平, 刘钊

2020 (6): 815-819. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.016

摘要 ( 305 )

PDF(1545KB) ( 730 )

针对机器学习技术在汽车行业的应用中存在的汽车故障数据规模大和类别不平衡引起的模型训练速度慢、故障查全率低的问题,对LightGBM模型进行两方面的改进:模型训练时,设置类别权重和L₁正则化项修正模型的损失函数,并通过贝叶斯优化获得修正项系数的取值;模型预测时,使用阈值移动法降低模型的分类阈值。在斯堪尼亚货车故障数据集上进行验证。结果表明,本文中所提出的改进LightGBM模型训练速度快,故障查全率高,具备工程应用价值。

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基于焊点与相邻单元一体化应变能的灵敏度评价方法研究^*

宋海生, 杨娜, 杨昌海, 陈志勇, 史文库

2020 (6): 820-825. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.017

摘要 ( 186 )

PDF(2869KB) ( 337 )

焊点对于结构的动刚度有很大的影响,在以结构动刚度作为目标的焊点优化中,焊点灵敏度的评价至关重要。鉴于目前焊点灵敏度的评价方法在某些情况下可能导致错误结果,本文中提出一种基于焊点与相邻单元一体化应变能的灵敏度评价方法,并与传统方法进行了对比验证。结果表明,本文中提出的方法能更准确地反映焊点对于结构动刚度的影响程度。

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汽车高强板用Cr8类冲压模具钢性能研究^*

韦韡, 周江奇, 李恒佰, 李开文, 赵亮, 元莎

2020 (6): 826-831. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.018

摘要 ( 219 )

PDF(3841KB) ( 510 )

本文中开发了一种新型Cr8类冷作模具钢材料HNC53,对其进行了成分分析、金相分析和力学性能测试,并设计试样进行热处理和TD表面处理,结果表明该材料中P、S等有害杂质的控制精度分别达到0.03%和0.005%以下的高标准,碳化物弥散分布于珠光体中,最大尺寸约25 μm×12 μm,热处理和表面处理后三向尺寸最大变化率为1.58‰,TD层厚度10 μm,基体组织均匀。通过与同类材料对比,HNC53材料各项性能指标已经达到进口材料水平。

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基于多胞结构的车身前端轻量化和耐撞性设计^*

贺良国, 赵杰, 谷先广

2020 (6): 832-839. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.019

摘要 ( 278 )

PDF(3285KB) ( 706 )

为满足车身轻量化和耐撞性设计的要求,采用材料替换与结构改进相结合的方法对前端进行优化。基于试验验证的整车正面碰撞模型,建立了铝制前端模型并与钢制设计方案进行了耐撞性对比。为提高铝制前端耐撞性能,设计了不同胞数的多胞构型截面,并在三点弯曲和轴向压溃工况下分析其吸能特性。运用多目标优化方法对多胞前端的结构参数进行寻优。结果表明,优化后的铝制多胞结构能在改善整车耐撞性的同时,显著减轻前端质量。

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基于耐撞性的碳纤维/聚丙烯泡沫夹芯板结构优化研究^*

崔岸, 徐晓倩, 孙文龙, 杨伟丽, 黄显晴, 刘天赐

2020 (6): 840-846. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.06.020

摘要 ( 273 )

PDF(1677KB) ( 491 )

针对汽车轻量化和耐撞性要求,制备了一种碳纤维/聚丙烯泡沫夹芯板复合结构,结合试验与仿真分析,研究该夹芯板的相关力学性能;对上下面板厚度、夹芯泡沫厚度和密度进行多目标优化,获得泡沫厚度和密度的最优方案;将该结构应用于某汽车顶盖,对夹芯泡沫的分布进行变密度拓扑优化,在保证吸能特性的前提下减轻质量;对该车顶部进行压溃仿真的结果表明,优化后夹芯板汽车顶盖的结构刚度和吸能性能明显提高,且质量大幅减轻,满足了汽车耐撞性和轻量化要求。

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