动力总成

动力总成（精选10篇）

动力总成 篇1

汽车动力纯电动驱动是我国汽车业中长期发展目标, 受制于当前电池技术和工艺影响, 混合动力汽车的技术开发和积累是更为务实的选择。发动机, 电机, 自动变速箱作为混合动力汽车上的主要动力部件, 研究其集成技术于混合动力汽车应用有着重要意义。

1 高压共轨柴油机电控技术简介

高压共轨柴油发动机采用电子控制单元 (Electronic Control Unit简称ECU) 从传感器 (油门位置、转速、大气状态、水温、共轨压力) 获取信息, 结合约束条件, 查找预先设定好的MAP, 调整喷油器的主喷, 预喷和后喷 (可选) 时长, 达到控制喷入气缸油量目的。博世高压共轨柴油机电控系统以转速为输入, 结合转速、油门来控制油量和喷油时间, 高压共轨柴油系统以扭矩为输入, 控制最后的油量和喷油时间。

2 电机驱动系统控制简述

电机驱动系统作为类似发动机功能单元的动力单元通常由电机和电机控制器组成。而电机控制器由电机控制器核心板, IGBT驱动电路, 控制电源, 结构和散热系统, 高压开关控制电路组成。控制器核心板负责接收整车控制器的指令并反馈信息, 检测电机系统内传感器信息, 根据指令和传感器信息产生逆变器开关信号;IGBT驱动电路接收CPU板开关信号并反馈信息 (如各相电流) , 放大开关信号并驱动IGBT, 提供电压隔离和保护功能;控制电源为CPU板和驱动电路提供多路相互隔离的电源;结构和散热系统则为电力电子模块散热, 支撑组件安装并提供环境保护;高压开关控制电路负责接受信号将直流电源能量传递给逆变器, 减少突然接通电路的大电流冲击。

各种电机转矩-转速特性在加减速或速度调节情况下都服从运动学方程Te-TL=J*dn/dt (Te为电磁转矩, TL为负载转矩, J为转动惯量, n为电机转速) , 对于恒定负载或者突加减负载, 只需要控制电机电磁转矩即可。

以某型号永磁同步电机 (额定75kw, 输出扭矩540N.m) 控制为例, 接收扭矩请求后将扭矩控制转化为定子q轴电流PI调节;励磁或弱磁控制部分转换为定子d轴电流PI调节[2]。空载情况下在线修改整车控制器RAM指令, 经过CAN总线发送给电机控制器, 0-1.48秒间发命令扭矩20N.m, 转速上升斜率较小, 1.48秒时刻更改为40N.m命令扭矩, 转速上升斜率变大, 在低速空载情况下电机经过报文发出的扭矩和命令扭矩有差异, 真实值需在测功机上测量。电控发动机和电机控制可实现CAN总线模式下转速和扭矩控制, 发动机ECU其通讯协议遵循SAE J1939, 电机控制通讯协议需要自行设定。

3 整车电控技术原理和设计

基于以上对发动机和电机控制的认识, 在并联式混合动力客车中可类比传统柴油车的控制方式, 由司机加速踏板开度 (即传统车油门) 和制动踏板开度, 发动机及电机转速, 并结合发动机水温等约束条件分配二者扭矩。对于串联或者增程式混合动力客车, 尽可能使得发动机转速位于经济区域, 即主要是发动机转速控制和发电机的扭矩控制。除了发动机和电机自带的ECU, 需要另外设计整车控制器 (Vehicle Control Unit简称VCU) 。

3.1 整车控制原理

串混或增程式系统主要驱动力来自驱动电机, 根据电机转速和加速踏板及制动踏板查询扭矩需求得到驱动电机的需求扭矩, 再结合A-PU (即发动机-发电机系统所能提供的电流限制) 得到电机的目标扭矩, 该目标扭矩由整车控制器经过CAN报文发送给电机控制器, 而电机需求扭矩转化为能量需求并结合电池 (或者超级电容) 电压以及剩余电量SOC转化为APU电流需求, 再经CAN总线实现对发动机转速和发电机扭矩 (或者励磁PWM) 需求。

对于并联混合动力, 由于发动机的转矩响应受瞬态空燃比控制燃油补偿等因素较目标扭矩迟滞, 而电机的扭矩响应在毫秒级, 可认为是瞬变量。若某一时刻目标扭矩是600N.m, 分配给电机和发动机扭矩分别是200 N.m和400 N.m, 必然导致瞬间合成扭矩和目标扭矩差异较大影响舒适性, 以并联式混合动力客车从纯电动切换到发动机单独驱动为例, 电机目标扭矩瞬间变为0, 此时发动机输出扭矩尚未输出到位将导致动力中断, 需要电机转矩补偿或者延缓电机响应。

3.2 VCU硬件结构

设计一款采用freescale S12X系列处理器的VCU, 负责采集挡位, 加速踏板和制动踏板信息, 并根据转速或者车速信息, 发送扭矩命令给电机控制器和发动机ECU (也可用总线油门或者硬件油门信号) ;对于带有自动变速箱的车辆, 需要根据挡位和位置传感器由H桥电路控制离合器或者选档换挡执行器;对于串联式混合动力汽车, 通常需要控制发电机励磁或发电机扭矩需求。

发动机ECU的RAM设计为1-2MB, 单片机自身RAM通常难以达到, 需要另外用地址数据总线扩展, 可标定数万个浮点型变量和若干一维和二维MAP。S12X处理器RAM为64KB, 在标定变量不是特别大的情况设定某个RAM地址区域用于MAP和可调整参数标定, 通常使用CAN Calibration Protocol (CCP) 协议。

3.3 VCU软件结构

在codewarrior下新建工程文件project后, 手工代码完成硬件层驱动程序, 如CAN, AD, PWM等功能。控制策略部分通常采用Matlab Simulink中进行上层算法建模仿真调试, 其软件结构通常分为初始化和步进执行两部分。初始化不进入无限循环只需要执行一次, 而步进执行部分分不同的周期需要在无限循环中执行, 该周期需要在simulinkconfigue中设置且须和project中执行周期一致。然后利用Real-Time Workshop工具箱对上层算法进行自动代码生成。最后需要在Codewarrior集成开发环境中将生成的C代码形式的上层算法与手写代码进行拼接, 整合与调试, 编译连接之后生成在单片机环境下运行的可执行文件, 可通过串口或者CAN下载已经编写bootloader的VCU中。

4 结束语

以扭矩为切入点分析发动机和电机控制的共性从而扩展应用到混合动力汽车研发是本文的主要脉络。建立在Freescale S12X处理器平台的整车控制器可实现simulink算法生成代码, 并通过扭矩命令 (或者转化为发动机油门) 实现对电控发动机和电机的控制可以应用于混合动力汽车开发。

参考文献

[1]黄海燕.汽车发动机试验学教程[M].北京:清华大学出版社, 2009.

[2]李华德.交流调速控制系统[M].北京:电子工业出版社, 2003.

动力总成 篇2

上海通用东岳汽车动力总成有限公司是通用汽车中国公司在华重组成立的新合资公司，位于山东省烟台市。上海通用东岳汽车有限公司是上海通用汽车有限公司、上汽集团和通用汽车（中国）分别出资 50 ％、25 ％、25 ％，对原烟台车身有限公司兼并重组建成而成，是上海通用汽车有限公司继浦东金桥之后的第二个生产基地。

一、企业简介

根据上海汽车工业（集团）总公司、通用汽车中国公司与两者的合资企业上海通用汽车有限公司三方于2004年3月签署的股权转让协议，在重组后的新公司--上海通用东岳汽车动力总成有限公司中，上汽集团、通用汽车中国公司各占25%的股份，上海通用占50%的股份。

上海通用东岳汽车动力总成有限公司前身为一汽大宇汽车发动机有限公司，由大宇公司、大宇重工业有限公司与中国第一汽车集团公司、山东省汽车总公司于1996年8月成立。1998年12月，大宇公司、大宇重工业有限公司将其所持有的一汽大宇发动机有限公司的50%股份转让给大宇汽车有限公司；2002年8月，中国第一汽车集团公司、山东省汽车总公司将其所持有的一汽大宇发动机有限公司的50%股份转让给山东国际信托投资公司。同时，公司更名为山东大宇汽车发动机有限公司。1996年8月，公司开始进入生产发动机、变速箱和其他零部件，1997年停产。上海通用东岳汽车动力总成有限公司占地面积455,700平方米，年生产能力为三班300,000台发动机。它将为通用汽车及上汽集团在中国的合资公司提供配套。

二、企业历史

上海通用东岳汽车动力总成有限公司前身为一汽大宇汽车

发动机有限公司，由大宇公司、大宇重工业有限公司与中国第一汽车集团公司、山东省汽车总公司于1996年成立。但是在1999年，受韩国大宇公司破产的影响，一汽大宇汽车发动机有限公司也宣告停产。在2004年3月，上汽集团、通用中国和上海通用分别出巨资对其进行重组。上汽通用入主后增资技改，对其原有发动机生产线进行全线改造与技术升级。

2005年6月3日，随着阵阵震天鼓声，位于山东烟台的上海通用东岳动力总成有限公司正式投入生产。由此，上海通用东岳动力总成由项目建设阶段顺利转入正式生产阶段。这将为上海通用汽车的高速发展注入强劲动力，为其多品牌战略顺利实施再添坚实保障。

山东省政府、烟台市政府及上汽股份、通用汽车、上海通用汽车有关领导出席了投产仪式。上海通用东岳动力总成的正式投产使得沉寂4年、山东省投资最大的企业资产再次盘活，这标志着经国家批准的上汽集团、通用汽车、上海通用汽车与山东省的汽车发动机合作项目已全面完成，由此形成了山东省、烟台市新的经济增长点,体现了重大的社会效益。

2004年3月，上海汽车工业(集团)总公司、通用汽车中国公司和上海通用汽车有限公司分别出资25%、25%、50%、，对原山东大宇发动机厂进行重组。2004年6月，上海通用东岳动力总成有限公司正式注册成立。

成立后仅一年时间内，上海通用东岳动力总成成功复制并延伸了上海通用汽车金桥基地的管理、生产及质量体系，完成了机构建设、人员重组、设备和基础设施的整修以及生产线的改造和升级，并提前两个月，于2005年6月正式投产。至此，上海通用汽车的小排量产品发动机将全部由东岳动力总成生产基地生产。上海通用汽车就此拥有浦东金桥动力总成和烟台东岳动力总

成两大动力总成生产基地，成为国内最大的动力总成生产企业。作为上海通用汽车的第二个动力总成生产基地，上海通用东岳动力总成有限公司的产品规划、生产制造、零部件采购、信息系统、质量体系和人力资源管理等方面全部纳入上海通用汽车的管理体系。

投产初期，上海通用东岳动力总成将生产全新一代1.6LDOCH发动机和1.6LSOCH 发动机，为别克凯越和雪佛兰新赛欧配套。今后将根据上海通用汽车的产品规划，完成不同排量发动机的生产。

目前，上海通用汽车现已完成了包括浦东金桥南厂、金桥北厂、烟台东岳汽车和沈阳北盛汽车在内的四大整车生产厂和浦东金桥动力总成、烟台东岳动力总成两大动力总成的生产建设布局。上海东岳动力总成有限公司的正式投产，使上海通用汽车年发动机产能大幅提升，为上海通用汽车的快速发展注入了强劲动力，为实现上海通用汽车的国内领先，并具有国际竞争力的汽车公司目标奠定了坚实基础。

三、公司规模

公司位于山东烟台经济技术开发区，于2003 年2 月10日注册成立，一期规划占地 52 万平方米，建筑面积20.07万平方米，规划具备冲压、车身、油漆、总装四大工艺生产能力，生产纲领为两班10 万辆，同时预留发展到30万辆轿车的能力。作为上海通用乃至上汽集团和通用汽车在中国的汽车发展战略中至为重要的组成部分，上海通用东岳汽车有限公司将建成一个精益化、柔性化、模块化、敏捷化的能生产出高质量产品的工厂，沿用上海通用汽车的柔性化精益生产管理体系，在产品规划、生产制造、零部件采购、营销网络、信息、质量体系和人力资源管理等方面与上海通用汽车资源共享、实行一体化管理。

上海通用东岳汽车有限公司秉承了上海通用汽车世界一流的质量体系，从项目建设开始就启动了质量体系的建设和运行。公司已先后获得了由挪威船级社 DNV 和上海质量体系审核中心 SAC 联合进行的 ISO9001 质量体系认证、挪威船级社 DNV 进行的 ISO14001 环境管理体系及 OHSAS18001 职业安全和健康管

理体系认证、国家质检总局组织的 3C 认证以及国家环保总局组织的低污染排放小汽车生产一致性审查.从而在体系上为制造出高品质的产品打下了坚实的基础。

作为上海通用汽车有限公司三大品牌之一的雪佛兰轿车生产基地，上海通用东岳汽车有限公司目前主要生产雪佛兰景程与雪佛兰赛欧两个平台共计 8 款车型，能够分别满足不同用户群体的个性需求。今后，按照上海通用汽车有限公司的统一规划，上海通用东岳汽车有限公司还将根据市场发展的需求，不断向市场推出满足客户需求的高品质的产品。

四、企业理念

上海通用东岳汽车有限公司成立于2003年，是上海通用汽车雪佛兰整车产品的生产制造基地，产品包括雪佛兰景程等20多种车型。目前的生产能力为每小时40辆，至今已累计生产轿车33万辆，实现销售收入200多亿元，成为烟台市纳税大户，先后荣获全国模范职工之家、山东省4星级劳动关系和谐企业、山东省富民兴鲁劳动奖状等荣誉称号。

在创建劳动关系和谐企业活动中，公司把重点放在公司与员工的沟通上，公司工会条线衔接行政主管部门，将涉及劳动关系的所有工作原原本本地与员工沟通，使员工们有了系统、全面、深入的了解。对员工比较敏感的工资调整和综合计时工资制实施工作，工会把工作做在前面。由工会牵头召开各层次座谈会，解释政策，开通咨询答疑专线电话，有针对性地加强沟通、化解矛盾，保证了调资工作的平稳进行。公司开展了“五必谈、五必访”活动，在员工有过激言行、情绪不安、情绪低落、情绪倒退、病态固执等5种情况下，指派党工团人员对员工进行访谈，化解思想疙瘩；在员工获得先进个人称号以及员工因病住院、直系亲属病重、情绪波动、家庭突发灾难时，进行家访，拉近与员工的距离。暑期为一线员工开展了专项“送清凉”活动。

工会围绕中心任务，开展了“双增双保”劳动竞赛，各会分

会也紧贴实际开展了150多项主题活动，都取得了非常好的效果。为有针对性地开展行车安全整治工作，工会组织开展了千名员工行车安全倡议活动，编排了以安全行车为主题的小品，为员工家属寄送了一封信，用温馨的语言提醒员工家属共同关注员工的出行安全，增强了员工的行车安全意识。通过建设以“企业愿景”、“核心价值观”、“4S合作理念”为主要内容的企业文化，加深员工对企业的认同感，增强了企业的凝聚力。

五、企业产品

上海通用东岳动力总成成功复制并延伸了上海通用汽车金桥基地的管理、生产及质量体系，投产初期，上海通用东岳动力总成将生产全新一代1.6LDOCH发动机和1.6LSOCH发动机，为别克凯越和雪佛兰新赛欧配套。今后将根据上海通用汽车的产品规划，完成不同排量发动机的生产。2008年1月，通用汽车公司开始在上海通用汽车有限公司批量生产前驱的六速自动变速箱。这款新国产的变速器在上海通用东岳动力总成有限公司生产。上汽集团说，东岳动力新投产的变速箱项目，目前年产能力为30万台，并计划最终扩产到60万台。

在自动变速箱方面，上海通用过去在中国生产一款四速自动变速箱以配套其在华生产的汽车。上海通用说最新投产的六速自动变速箱具备手动模式，是“第一款也是唯一一款国产六速手自一体变速箱”。据上海通用表示，该高端变速箱会首先配臵在别克品牌的08款君越轿车上。该公司还表示这些变速箱部分将出口至欧美。上汽集团说该六速自动变速器的批量生产，不仅提升了上海通用产品的竞争力，也为上海通用的多品牌、全系列产品战略提供有力支撑。

CSMWorldwide大中华区动力系统预测主管赵俊华认为，通用汽车选择了一个正确的时间开始在中国生产高技术含量的自动变速箱，因为国际汽车生产商过去主要依靠先进的发动机技术，作为其产品在中国市场的卖点，但随着发动机技术竞争的白

发展自主动力总成需要另辟蹊径 篇3

当前，在乘用车用发动机领域，整个国内的自主品牌动力总成技术都比较薄弱，从技术和市场互补性的角度看，存在广泛合作的空间和可能。目前，已经有个别企业开始用自己的行动来突破原有的合作禁区，正在开辟一条与众不同的自主动力总成发展之路。欧意德动力总成销售公司总裁路鹏琼向记者谈了他们的尝试。他认为，发展自主动力总成事业，不能固步自封，需要创新，需要另辟蹊径。除了引进、吸收国际成熟技术之外，从柴油机切入，整合动力总成，实施开放配套，并逆向开拓国际汽车后市场等方法都是自主动力总成企业可以借鉴的。

超前引进，全面布局

在路鹏琼的眼里，自主事业在任何时候，无论市场是好是坏，环境是顺是逆，都能向前走。“这是我坚持的一个原则。这就像一个富国跟一个穷国做贸易，都有能达到双赢的‘平衡点’和‘方法’。”这也是他在面对国内车市增速放缓的情况下，还有信心大力推进柴油动力总成事业的原因之一。路鹏琼表示，之所以这么积极努力地去涉足柴油机领域，他认为对自身技术的定位和对市场前景的认识不可不说。

一方面，对于核心技术，他们将自己定位于在国内领先的、高品质的国际成熟技术上。欧意德的动力总成技术源自欧洲，发动机的技术来源于意大利VM公司，变速器技术来源于德国ZF公司。“VM公司的产品在国际上给奔驰、奥迪、路虎等高端品牌配套，技术成熟、先进。在合作过程中，我们已经形成了目前的1.5L、2.0 L、2.5 L、2.8 L和3.0 L系列柴油发动机。目前，正在研发的还有1.0L、1.2L和1.4L发动机。”对于这样的技术引进思路，路鹏琼认为可以不是最新的，但是必须是成熟技术。一方面成熟技术可靠性高，制造技术也相应成熟；另一方面，国际上的成熟技术能够满足国内当前及今后一个时期的发展需要，而且，还能提供自主创新的空间。

他告诉记者，他们是按照欧Ⅴ排放标准引进发动机技术的。目前，在国内，向下按欧Ⅳ的要求来进行生产。这是一个关键点。同时，由于国内将很快实施乘用车的第三阶段油耗标准，很多企业将会处于非常尴尬的境地。因为第三阶段油耗标准是整体性指标，对于乘用车企业的整体要求将会非常严格。届时，中国的汽车需求量依然很大，而国内能够提供全系列、高效的发动机，尤其是柴油机的企业将很少。对于欧意德来说，由于有了5年的积累，无论是制造能力，还是自动化程度，都已经成熟。到那时，正好是发挥的时候。

另一方面，尽管国内乘用车市场以汽油机为主，但柴油机乘用车市场的需求依然存在，而且很有潜力。对于柴油车，路鹏琼很有感触。他说，同排量柴油车和汽油车比较，每行驶一公里，柴油车比汽油车节省0.03升油，累计的节油效果非常可观。在国内很多地区，柴油乘用车依然受欢迎也是这个原因。未来，柴油乘用车市场前景还是非常巨大的。另外，由于欧意德的市场面向全球，国际市场的情况比较乐观。在欧洲，乘用车柴油化占比65%以上。奔驰、路虎、奥迪这些高端品牌的柴油车占很大一部分。

整合动力总成，实施开放配套

路鹏琼有两张王牌，一张是发动机，一张是变速器。除了技术引进之外，在制造环节，他们也投入了大量资金。为达到较高的制造精度，其生产自动化率很高。例如，变速器阀体的自动化率就已经达到97%。

国内的发动机、变速器供应商往往单独供货，欧意德则在这方面向前走了一大步，实施了动力总成战略，用欧意德自己的2.0L柴油机+4AT自动变速器，打造出了“中国第一款柴油版自动波动力总成”。

在发动机、变速器，以及动力总成战略的体系之下，路鹏琼有了更多的选择。“我是左手托着发动机，右手托着变速器，我的变速器会跟国内外知名发动机企业进行战略联盟。例如，在和曙光汽车的配套项目中，我的自动变速器已经成功地跟沈阳航天三菱形成了战略联盟，他的发动机配我的4AT变速器，形成了动力总成，再以动力总成跟曙光汽车配套。”这样做，能实现“三赢”，赢时间、赢成本、赢可靠性。

另外，在配套思路上，路鹏琼相当开放。欧意德动力集团是华泰汽车投资成立的。但是，在配套目标上，并没有仅仅局限于华泰汽车一家，而是面向国内外全行业。在路鹏琼的战略里，首先着重自主品牌企业，此外对合资企业也很关注。除了华泰汽车，以及2011年7月签约的曙光汽车之外，力帆汽车、江铃汽车、上汽通用五菱、郑州日产、吉利的英伦帝豪、柳汽、吉奥等一系列国内汽车企业，欧意德的动力总成都有配套。另外在军车市场也有关键性突破。2.0L柴油机已经入选二代军车的选型项目，现在已经进入整个项目的后期阶段。同样进入项目后期的还有杭州神戎和武汉枭龙军车。

从后市场开始，用CKD与合资方式进入国际市场

欧意德由于有国际技术背景，在利用国外已有客户开拓国际后市场时，很有心得。路鹏琼告诉记者，装配VM的发动机和ZF变速器的乘用车，在全球保有量都很大。前不久，VM还和欧意德签合同，采购了400台2.0L发动机。这一方面是因为欧意德发动机的技术、制造和质量标准都是源于VM，技术指标和质量水平有所保障，几乎相当于VM的海外工厂，另一方面，成本比VM原厂有很大优势，因此VM才会反购欧意德的发动机，贴牌销售。

此外，VM和ZF已经在全球配套的项目，需要后续支持。而他们面临着成本和升级换代两大问题。由于质量和技术一致性得到很好的保证，而成本又低，“VM和ZF所面临的成本和技术更新换代的问题会在欧意德找到答案”，路鹏琼说。因此，采取有针对性地开发VM在用客户，从后市场进入，是走进国际市场，被国际认可的重要一步。

动力总成制造 篇4

节能、减排成为越来越多的汽车从业者关注的话题, 而这些目标的实现都离不开作为汽车核心的动力总成部分。动力总成由很多部件构成, 节能、减排目标的实现有赖于对每一个零部件细微设计及加工技术的掌控和提升。

有限元分析在现代汽车制造业中应用越来越广泛, 有效地使用它, 不仅要求熟练得掌握, 而且要求丰富的经验积累, 以便对分析结果进行验证和修正。您知道发动机的缸孔在装配前后发生了哪些变化吗?一个不起眼的螺旋线也许会造成发动机的漏油。你每天都在用的总装工具是否可靠?发动机中涡轮增压器叶轮的制造经历了哪些步骤, 看国家涡轮增压重点实验室是怎么做的。提出问题, 解决问题, 最主要的是引起思考!

动力总成 篇5

关键词：能量解耦；悬置系统；匹配优化

中图分类号：U461.2 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）04-0025-03

Parameters Design of Vehicle Powertrain Mounts Based on Energy Decoupling

LI Zheng，JI Jin-liang，YANG He-zhou，ZHU Cheng-hui

（Zhengzhou Nissan Auto Co. LTD.，Zhengzhou 450016，China）

Abstract：ADAMS model of a powertrain system whose vibration at idle speed was poor was built.using the model，it found that the vibration energy coupling between the 6DOFs was serious. Then the theory of vibration energy decoupling was concluded and based on the theory，parameters of mounts were redesigned. The effective of the new parameters were validated from the results of another new vibration analysis. Obviously，it is a solution to improve the performance of powertrain mounts.

Keywords：energy decoupling；mounts system；optimization

车身的振动不仅影响车辆的乘坐舒适性品质，而且还会影响操纵稳定性。分析振源主要来自于两个方面：不平路面激励或发动机运转产生的往复倾覆力矩激励。为了隔振降噪，在发动机与车身或车架之间用较软的橡胶或液压悬置连接，一方面隔离动力总成振动，包括控制发动机怠速时较大幅度的低频抖动，隔离并降低高速时的高频振动与噪声，同时作为一吸振器，吸收路面传递到车身或车架上的振动。因此悬置系统的空间布置及性能匹配是车辆设计的重要环节。

本文结合某一怠速振动性能较差的实例车型，借助建立其动力总成系统ADAMS模型，从振动解耦设计理论上进行了参数验证和重新设计。使用优化后的参数，从ADAMS模型提取系统总成的振动线性模态，得到各自由度间的能量分布，验证了所达到的各阶频率和主要自由度解耦目标。

1 悬置系统的振动分析

本文采用FR车型，纵置4缸发动机、4点悬置。由于怠速振动性能较差，为分析动力总成悬置系统的振动特性，建立了其ADAMS动力学模型。

1.1 动力学模型的建立

动力总成悬置系统的临界频率一般在30 Hz以下，大大低于动力总成本身作为弹性体振动模态（最低60 Hz），图1 为动力总成悬置系统的ADAMS模型。

在工程上认为动力总成的振动只存在刚体模态。因此将动力总成简化为空间刚体，并把它通过悬置橡胶垫固连在地上［1］。输入系统质量参数和各悬置的坐标位置、弹性参数（见表1、表2），建立ADAMS模型（见图1）。

1.2 振动特性分析

对上述系统进行VIBRATION分析，抽取线性模态数据，并借助ADAMS计算各阶模态振型在坐标系各方向上的能量分布。结果见表3。

该发动机怠速为850 r/min，则发动机怠速激励频率为850/30≈28.33 Hz，由于系统刚体振动最高模态频率10.17 Hz小于发动机怠速激励频率的0.707倍，即10.17<28.33×0.707=20.03，满足悬置系统刚体模态频率的要求，说明该系统具备一定的隔振性能。

从表3中看出，6个刚体模态中Z/Y轴能量解耦程度较高，然而在绕x轴旋转方向的耦合较严重，在X/RY/RZ方向上的振动能量耦合也很明显。显然在该动力总成悬置设计时，未充分考虑各自由度间的能量解耦或部分解耦。

由于当动力总成悬置系统六个自由度间振动耦合时，会导致动力总成的振幅增大，振动频率范围过宽，对隔振极为不利。且各自由度振动如果互为耦合，很难对产生共振的自由度上的频率进行个别改进而不影响其他自由度上的隔振性能，所以在设计悬置系统时用尽量采用解耦布置［1-5］。下面就着重介绍悬置系统振动解耦的结构和性能参数设计原则。

2 悬置系统振动解耦的理论基础

2.1 动力总成两端垂向运动解耦

依据刚体撞击中心理论，将后（前）悬置布置在前（后）悬置点的共轭点上，使前（后）悬置所受的冲击在后（前）悬置处引起的动反力最小，从而达到良好的隔振效果。

LfLr=Iyy /m（1）

式中，Lf /Lr分别为动力总成质心到前后悬置组的距离；Iyy为动力总成绕主惯性轴Y的惯性矩；m为动力总成质量。

2.2 单轴平动及转动振动解耦

为使动力总成垂向和俯仰自由度振动解耦，前后悬置在垂向上的刚度要满足：

Kzf Lf=KzrLr（2）

式中，Kzf /Kzr分别为前后悬置组等效垂向刚度值。

2.3 扭矩轴理论

如果前后悬置的平面和扭矩轴垂直，并且前后悬置组的弹性中心均落在扭矩轴线上，则可使发动机在Y方向的横向振动、Z方向的垂直振动和绕X轴的扭转振动解耦。

对于V型悬置组，其弹性中心O点确定如图2示。

式中，L=Kw /Kv称为悬置的剪压比；Kw 为悬置剪切方向刚度，Kv为悬置压缩方向刚度，θ为悬置安装倾斜角。

3 悬置系统参数的优化设计

根据表1发动机坐标系下的转动惯量值，可计算得到系统的主惯性矩：Ixx=16.44 kg·m2，Iyy=43.74 kg·m2，Izz=35.47 kg·m2。主惯性轴X和扭矩轴在参考坐标系中的相对空间位置见图3。

代入悬置系统其他参数，运用第2章中的设计原则，可以得到一组优化的系统参数，见表4、表5。这里为使悬置系统其他自由度间尽可能解耦，把后悬置组也设计成倾斜放置，使其弹性中心也落在扭矩轴上。

把上述重新匹配优化后得到的参数代入ADAMS系统模型，重新计算VIBRATION性能，结果见表6。

从表6可看出：采用优化的悬置布置方式及刚度参数后，系统模态频率在限制范围内，Z方向振动能量解耦率达到100%，绕X方向扭转振动解耦率也达到86%，Y/RZ方向的能量解耦率也都在90%以上。虽然X/RY方向上解耦改善不明显，但在这两个方向并不存在主要激励，因此对系统隔振性能影响不大。

4 悬置位移控制

为保证悬置系统的寿命，发动机在正常工作区悬置位移不能太大，而在启动、加速、制动、大侧向加速度转向、冲击等极限工况条件下，悬置系统要有足够的刚度，以避免发动机与周围部件干涉。而这些验证也都可以在ADAMS中快速实现。

5 结论

（1）振动能量解耦率是动力总成悬置系统设计好坏的重要评价指标之一。本文从振动解耦设计理论出发，对某一悬置系统重新进行了参数设计与优化，使得系统具有良好的振动解耦率，为设计改进提供了方案。

（2）为使悬置系统具有良好的隔振吸能效果，在进行车辆总体设计及发动机开发时，就应该遵循设计原则，对悬置点的位置、安装角度及悬置橡胶垫性能进行充分考虑。

（3）对于重量较大的动力总成，在使用四点悬置时，根据工程实际，可以采用不对称的布置方式，但要尽量倾斜布置前后悬置组，以使它们的弹性中心都落在扭矩轴线上，从而最大限度的实现6个自由度上的振动解耦。

参考文献：

［1］ 许立峰. 汽车动力总成悬置系统NVH性能优化与试验验证［D］.北京: 北京林业大学，2009.

［2］ 吕振华，罗捷，范让林. 汽车动力总成悬置系统隔振设计分析方法［J］. 中国机械工程，2003，14（3）： 265-269.

［3］ 阎红玉，徐石安. 发动机悬置系统的能量法解耦及优化设计［J］. 汽车工程，1993，（6）.

［4］ 徐石安. 汽车发动机弹性支承隔振的解耦方法［J］. 汽车工程，1995，（4）.

动力总成声功率级评价方法的研究 篇6

现代社会中噪声是污染环境、降低工作效率和危害人体健康的一个重要因素,其造成的危害大且影响面广。各类噪声污染中,车辆噪声污染是最严重和影响最广泛的一种,而动力总成噪声占车辆噪声的50%～70%。随着科技发展和社会进步,人们对工作和生活环境的要求不断提高,噪声问题得到全社会的广泛关注。文献[1]对声源辐射表面声功率的理论开展了相关研究,结果表明按声强法声源辐射表面声功率的理论得到的声功率计算结果与测量结果相符。文献[2]依据ISO 9614—1—1993《利用声音强度测定噪声源功率级.第1部分:离散点测量》用声强法对内燃机噪声测量开展了相关研究。

在发动机及动力总成(以下简称动力总成)开发过程中,通过测量不同动力总成各工况下的声功率级来评价和比较其噪声水平,设定合理的动力总成系统噪声指标,以有效控制动力总成噪声。

节气门或油门全开(wide open throttle,WOT)工况下的声功率级可用于评价和比较动力总成噪声。目前,国内外在对比不同动力总成声功率级方面的研究文献较少。为此,本文中主要研究WOT工况下不同动力总成声功率级评价和比较的方法。通常WOT工况的声功率级只能在某一转速下进行比较(即逐点比较),无法在整个转速扫描范围内全面评价不同动力总成声功率水平。针对五款动力总成声功率级数据进行研究,得出了可用于整体评价和比较动力总成扫描工况声功率水平的方法。该方法在评价扫描工况声功率级时量化了评价指标,并给出了用该方法评价声功率级的标准不确定度。

1 模型建立

研究用五款动力总成辐射声功率采用三点法进行测量,三个传声器布置位置如图1所示。其中,数值单位为m。试验工况为WOT扫描工况,扫描工况均采用升速过程,发动机转速范围为1000～5500r/min,扫描持续时间为30s,记录该转速范围内的A计权声压值。

通过公式计算出各转速下的声压级和声功率级,将所得到的五款动力总成在对应转速下的声功率级数据作为样本,做出五款动力总成声功率级在相应转速下的散点图,如图2所示。由图2可见,五款动力总成的声功率级散布与转速呈线性关系。初步建立了发动机声功率级与转速关系的两个数学模型。

1.1 模型一

动力总成声功率级Lw1与发动机转速呈线性关系,如式(1)所示。

式中,m1、b1均为常数;n为发动机转速,r/min。

1.2 模型二

动力总成声功率级与LW2转速的m次方呈线性关系,如式(2)所示。

式中,m2、b2均为常数。

根据散点图,首先利用最小二乘法[3]对五款发动机转速和对应的声功率级进行最佳直线拟合,得到了各动力总成对应的一元线性回归方程;然后,对各动力总成的一元线性回归方程的m值做归一化处理,得到了各动力总成的归一化方程;最后,通过对比各归一化方程的b值来比较各动力总成声功率级的大小。

2 试验分析

表1和表2为用最小二乘法对已知五款动力总成在对应转速下的声功率级进行最佳直线拟合,得到各动力总成对应的一元线性回归方程及其统计值。其中,S(LW1)为LW估计值的标准误差;R2为LW的估计值与实际值的相关系数。

由表1可见,模型一的S(LW1)值范围为0.61～1.81 dB;由表2可见,模型二的S(LW2)值范围为0.71～1.04 dB。从标准误差结果来看,模型二优于模型一。

R2越接近1,则样本的相关性越好,LW的估计值与实际值越接近。如果判定系数为0,则不能用回归公式来预测LW值。由表1可见,模型一的判定系数R2值范围为0.94～0.99;由表2可见,模型二的判定系数R2值范围为0.98～0.99。从R2值来看,两个模型LW的估计值与实际值之间具有很好的相关性。

通过对表1和表2的统计值进行分析,初步判定可以用上述两个数学模型来描述动力总成声功率级与转速的关系。

不同动力总成对应的回归方程不同,即回归方程中的m值和b值均不相同,本文中采用归一化的方法用以评价和比较不同的回归方程,用拟合值LW的标准误差S(LW)来评价归一化方程的质量。

对五款动力总成的m值做归一化处理:归一化后对应模型一,m1为0.006;模型二,m2为40.12,对模型二进行圆整,分别取m2值为35、40、42、45,代入自变量n和因变量LW,求出与之对应的b值。最后得到两种模型下五款动力总成的归一化方程,具体见表3和表4。测量不确定度是定量描述测量结果可靠性、可信性、可比性等质量的最重要指标。ISO等七个国际组织联合公布的《测量不确定度表示指南》,使测量不确定度评定在国际上有了统一的程序和方法。而JJF1059—1999《测量不确定度评定与表示》的发布,标志着我国正式全面推广测量不确定度评定[4]。按GB/T 1859.1—20XX《往复式内燃机声压法声功率级的测定工程法(报批稿)》中声功率级2级准确度要求,声功率级测量结果的标准不确定度应小于或等于1.5 dB。

由表3可见,模型一中m1为0.006时,动力总成1#和动力总成3#的声功率级LW1估计值的标准误差S(LW1)分别为2.18和1.96 dB。

由表4可见,模型二m2为35时,动力总成1#的声功率级LW2估计值的标准误差S(LW2)为2.35dB;m2=45时,动力总成2#和动力总成3#的声功率级LW2估计值的标准误差S(LW2)分别为1.56 dB和1.88dB;m2=40和m2=42时,五款动力总成的声功率级LW2估计值的标准误差S(LW2)均小于1.5 dB。

综合统计数据可知,m2分别为40和42时,五款动力总成的S(LW2)均小于1.5 dB,且分布较均匀,因此两个方程均可使用。从使用时的便利性和圆整性考虑,取较圆整的m2为40时的归一化方程来进行对比分析。

以上分析表明:模型二比模型一更具有物理意义。用模型二中m2为40代入归一化方程来进行分析,满足GB/T 1859—2000《往复式内燃机辐射的空气噪声测量工程法及简易法》中工程法的声功率级2级准确度等级的要求。对应的归一化方程见表5。

根据原始试验数据,绘出五款动力总成声功率级曲线,如图3所示。根据表3中归一化方程,绘出动力总成归一化方程曲线,如图4所示。

由原始数据曲线可见,其仅能针对某一转速对比各款动力总成声功率级的高低,无法在整个转速扫描范围内全面评估不同动力总成声功率水平。由归一化方程曲线可以从整体上直观地看出各款动力总成声功率级的大小。

4 结论

(1)WOT扫描工况下的动力总成噪声可用一元线性回归方程LW=m lgn+b进行拟合,LW估计值的标准误差S(LW)小于或等于1 dB。

(2)不同动力总成的拟合曲线可归一化处理,LW估计值的标准误差S(LW)小于或等于1.5dB,满足声功率级2级准确度的不确定度要求,可用于评价及比较不同动力总成的噪声水平。

参考文献

[1]韩国华,袁卫平,周岳康.声源辐射表面声功率的理论研究[J].内燃机工程,2006,27(4):70-76.Han G H,Yuan W P,Zhou Y K,et al.Theory research on sound power of sound radiation surface[J].Chinese Internal Combustion Engine Engineering,2006,27(4):70-76.

[2]沙云东,盛元生,用声强法测量内燃机噪声的有效性研究[J].内燃机工程,2001,22(1):48-53.Sha Y D.Sheng Y S.Investigation on the validity of sound intensity measurement of internal combustion engine noise[J].Chinese Internal Combustion Engine Engineering,2001,22(1):48-53.

[3]郭民之.概率论与数理统计[M].北京:科学出版社,2012.

动力总成 篇7

4月20日, 东风商用车有限公司携旗下6款车型以及部分动力总成参加2014年北京国际车展。高效节能环保车型和动力总成展示东风商用车有限公司强大的技术创新实力。东风商用车有限公司带来的三款国四车型分别是天龙旗舰、东风天龙危化品车以及东风天龙准重载车型。其中, 天龙旗舰是东风商用车新一代高端重卡, 技术先进、安全可靠、经济高效、驾乘体验愉悦, 引领行业;东风天龙危化品车是深受市场欢迎的一款经典车型, 高效安全, 得到用户的认可;东风天龙准重载采用行业领先的新材料、新技术, 具有轻量化特点。展品中两款欧Ⅴ车型分别是东风大力神和东风天锦, 这两款车型排放标准与国际接轨, 是东风商用车海外市场拓展的代表车型。另外, 还有一款东风商用车自主研发的全铝轻量化混合动力客车, 技术水平行业领先。

在此次参展中, 东风商用车有限公司还带来了D D i 4 5发动机、DDi75发动机、DDi11发动机、康明斯13L大马力发动机等四款发动机, 东风机械式14档箱、东风轮减桥和东风德纳TD485中后桥等总成部件。在感受东风商用车有限公司齐全的产品技术实力同时, 特别值得关注的是, “东风号”主题墙在此次车展中向世界淋漓尽致讲述东风商用车走向世界的精彩故事。

多能源动力总成管理系统仿真分析 篇8

混合动力汽车是介于内燃机和电动汽车之间的一种车型,它继承了电动汽车低排放的优点,又发扬了石油燃料高的比能量和比功率的长处,显著改善了传统内燃机汽车的排放性能和燃油经济性,增加了电动汽车的续驶里程,对于中国这样一个贫油和污染较严重的国家来说具有相当重要的战略意义和现实意义。

多能源动力总成管理系统负责处理整车的能量管理和动力分配策略,协调控制各总成部件,是混合动力汽车最为核心的技术。控制系统能够在各种工况下解析驾驶员的操作意图,计算出车辆行驶的需求转矩,并将其最优化地分配到各个动力驱动装置,以获得更好的燃油经济性和更低的排放。运行过程中控制系统不断的优化整车的能量分配,使混合动力汽车在不同的工作模式之间进行切换,并回收减速或制动时的能量,从而使整车获得最佳的性能。在本文所研究的模型中,多能源管理系统将加速踏板的位置,发动机,发电机以及电动机的速度,还有电池的状态(电压和荷电状态)作为输入信号,通过一系列控制,最终得到的输出信号是电动机和发电机的参考转矩以及节气门的信号。通过多能源动力总成管理系统得到的输出信号再分别输入到发动机模型,发电机和电动机组合而成的电力驱动模型中去,可以实现对三者的控制。从而根据汽车的需求将动力进行合理的匹配,使汽车运行在最佳状态。

1、电池管理系统

作为混合动力汽车的一个主要动力源,电池管理系统起着十分重要的作用。无论是发电机还是电动机,都离不开电池的参与。电池在混合动力汽车中还起到了能量缓冲的作用,在一定的条件下通过充电的方式将电能进行储存,而在车辆需要电动机发出功率时再将能量输出。

在该电池管理模型中,主要是对电池SOC (电池的荷电状态)工作范围进行了设定,这样做的目的是为了防止电池进行过度的充,放电,从而对电池的寿命起到了保护作用。在此模型中,我们将范围限定在了40%到80%之间,设定电池的初始电量为41.53%,利用一个触发器对电池进行控制,从而得到电池的充电功率。

具体的控制策略为:当电池的电量低于40%时,电池需要充电,而电池的额定功率为21Kw,因此电池进行充电直至-21Kw。但只要电池电量还未达到80%时,电池一直保持充电状态。当电量大于80%,电池停止充电。由示波器得到电池的电量波形图为图1所示。

2、汽车所需要的驱动转矩与驱动功率

2.1 驱动转矩

汽车在行驶过程中的驱动转矩主要由加速踏板的位置以及电动机的转速得出。汽车的最大转矩是400N·M,将加速踏板的为位置与之相乘则可得到汽车所需转矩,但是这个转矩有一个限定范围,而该范围则是由电动机的转速来决定的。在这里,电动机的转速与转矩有一定的函数关系,通过这个插值函数,可得到转矩范围,插值函数如图2所示。

在该坐标图中,横坐标代表的是电动机转速,纵坐标代表的是转矩。所以,根据加速踏板的位置所求出来的驱动转矩若在范围内,就为汽车所需的驱动转矩,若在范围外,则驱动转矩为该限定范围的上极限值或是下极限值。

2.2 驱动功率

因为无论是纯电驱动,纯发动机驱动还是混合驱动,最终都需要通过电动机进行驱动,所以根据功率与转矩的关系,汽车行驶所需要的驱动功率为驱动转矩与电动机转速的乘积。

3、混合动力管理系统

3.1 混合动力使能信号

混合动力汽车,顾名思义就是汽车有两个或两个以上个动力源,根据条件的不同,在汽车行驶时可以是单个动力源独立驱动,也可以是多个动力源混合驱动。那么,在何时汽车应该进行混合驱动就成了控制的关键。混合动力使能信号就是用来控制汽车在什么时候开始混合,又是在什么时候停止混合的。在本文中,假定汽车没有混合时,信号输出为0,而汽车混合时,输出信号为1。

在该混合动力汽车的模型中,使能信号是由驱动功率的参考值与电池的充电功率决定的。控制混合使能信号的模型如图3所示。

通过对控制模块的分析得知,对于混合动力信号的最终实现,驱动功率的参考值与充电功率是“或”的逻辑关系。也就是说,当驱动功率的参考值大于设定的12Kw时,这时仅仅靠纯电驱动已经不足以满足汽车行驶的需求了。所以,要开启混合动力模式;“或”当电池的充电功率不等于0时,混合动力也要开启。这是因为由上文中分析的电池管理模块可得知,当电池的SOC低于40%时,为了防止电池的过度放电,电池需要充电。所以,这个条件可以转化为当电池的SOC低于40%时,混合动力开启。那么,反过来,混合动力关闭的条件为当驱动功率的参考值大于12KW“且”电池的SOC大于等于40%。

3.2 发动机参考转速

之所以要求出发动机的参考转速,是为求解后面发电机的参考转矩,电动机的参考转矩等量作铺垫。根据图4所示的控制模型,我们可以得出发动机的参考转速。

要求发动机的参考转速,首先要知道发动机的参考功率。由模型可得:P*ICE=|驱动功率-充电功率|,从这个式子也可说明,当电池处于未充电状态时,发动机的参考功率就是汽车驱动功率的参考值;当电池处于充电状态时,由于充电功率为负值,所以实际上是将驱动功率的值与电池充电的功率值相加,说明了此时只由发动机纯驱动,发动机发出的功率一部分直接驱动汽车,另一部分则通过发电机给电池充电。所要求的发动机参考转速与发动机参考功率间存在着一定的函数关系,于是通过插值函数模块,我们可得到发动机的参考转速,插值函数见图5。

该坐标图中,横坐标代表参考功率,纵坐标代表的是参考转速。由该插值函数得到的参考转速还要再乘以AccelGain=1.1,然后判断得到的值是否在750～5000rpm之间,若在,则输出值为发动机参考转速;若低于750rpm,则为750rpm;若高于5000rpm,则为5000rpm。

3.3 发电机参考转矩

(1)发动机的参考转矩

该模块被用来计算ICE所需要的转矩,并且它还被用来在混合动力关闭时,计算使ICE停止所需要的转矩。具体模型见图6。

我们可以看到控制发动机的参考转矩有三条支路:第一条支路是与发电机的转速相关的。根据设定的值,我们发现:当发电机的速度<200rad/s时,该支路输出信号为0,发动机是不输出转矩的,当发电机速度>300rad/s时,该支路输出信号为1,发动机才有转矩输出。

第二条支路是用来求解发动机的参考转矩的,即把发动机的参考功率除以参考速度。在这条支路中,我们采用了采样与保持模块来进行控制。即当使能信号一开始为0时,转矩输出为0;当使能信号为1时,输出计算出的转矩;在这以后,当使能信号又为0时,那么使发动机停止的转矩则保持上一时间段内使能信号为1时的转矩值。

第三条支路用来对发动机的参考转矩进行修正,其值在0—1之间。

这三条支路的乘积就是发动机的参考转矩T*ICE。为了验证以上三条支路,我们将发电机转速输出信号,使能信号和发动机参考转矩放在一张图上进行说明,见图7。

在图7中,蓝色代表转矩,红色代表发电机转速输出信号,绿色代表使能信号。我们可以看到,只有当红线为1时,发动机才有转矩输出,当红线为0时,发动机不输出转矩。

(2)发电机的参考转矩

由行星齿轮机构可得知,发动机的转矩与发电机的转矩是存在一定的比例关系的。在这个模型中也可以得到验证,见图8。

T*Gen=T*ICE(-1/(Kb-1)),Kb=-2.6。对发电机的转矩也有范围的限制,在上文中我们已经知道了发电机的额定功率为30Kw,所以发电机的转矩范围为。

3.4 电池的可利用功率

该模型主要是对电池在充电和不充电时刻所利用的功率进行输出,同时还输出了发动机功率的参考值和测量值。见图9。

(1)电池可得功率

当电池充电功率为0时,电池可得功率为发动机功率的参考值与测量值之差。即Baterry Power P*ICE-P＿ICE。因为当电池充电功率为0时,发动机的参考功率等于汽车的驱动功率,而汽车此时由发动机和电池共同驱动,所以电池的功率为驱动功率减去发动机的测量功率,即P*ICE-P＿ICE。当电池在充电时,电池功率为充电功率。

(2)发动机功率(参考值,测量值)

发动机功率的参考值在上文我们已经求出了,但是当P*ICE<11Kw时,发动机不输出参考功率;只有当P*ICE>12Kw时,才输出功率参考值。

发动机功率的测量值就是将发动机转矩和转速的测量值相乘。

3.5 电动机的参考转矩

电动机参考转矩的输出是由电动机的转速控制的。其模型图见图10。

当电动机转速<100rpm时,此时汽车处于纯电动驱动模式,电动机的参考转矩输出为汽车的驱动转矩；当电动机转速>200rpm时,电动机的参考转矩为电动机的参考功率除以电动机的转速。我们知道,电动机的所有电能来自于发电机和电池,所以电动机的参考功率为发电机参考功率与电池功率之和。因此,对应于不同的电动机转速,电动机的参考转矩有不同的输出。

4、结论

本文对多能源动力总成管理系统中的各个子模型进行了详细地分析。根据加速踏板位置信号,电池的状态以及发动机,发电机,电动机三者的转速,通过该系统的控制策略,将动力进行合理的匹配,最后得到了发动机的节气门信号,电动机和发电机的参考转矩。再将这些输出信号输入到发动机模型和电力驱动模型中,实现对发动机,发电机和电动机的合理控制。

参考文献

[1]康龙云.新能源汽车与电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2011:50-54.

[2]蔡梦贫.混合动力系统概述[J].汽车电器,2005,(1):55-59.

[3]Floyd A.Wyczalek,Market Mature 1998 Hybrid Vehicles[J].IEEE,1999:93-96.

动力总成 篇9

随着社会的进步和技术的发展, 人们对汽车乘坐舒适性的要求不断提高, 振动噪声水平已成为衡量汽车性能好坏的重要标准。汽车动力总成悬置系统是汽车振动系统的一个重要子系统, 对改善汽车平顺性和降低汽车噪声有很大影响, 合理的汽车动力总成悬置系统的设计可以明显降低汽车动力总成和车体的振动。

1、建立动力总成悬置系统模型及其仿真性能分析

1.1 动力总成系统模型的建立

本文根据试验车辆配置的动力总成悬置系统, 利用ADAMS/View模块对动力总成悬置系统进行三维模型的建立, 并将动力总成系统进行简化, 忽略了其原有的一部分零部件, 本文研究的动力总成是由6 个橡胶悬置元件与车架相连的, 将6 个橡胶悬置由ADAMS/View中的Bushing (轴套) 代替。动力总成悬置系统的动力学模型以发动机连接皮带轮的端面与曲轴中心线交点为坐标原点, 竖直向上的方向定为Z轴的正向, 由齿轮箱到发动机端面定为X轴的方向。

2、动力总成悬置系统频域的仿真

2.1 动力总成悬置系统各模态下的固有频率分析

用Adams/Vibration模块中的振动分析, 对其静态6 阶固有模态进行了计算, 结果如表1 所示。从表中可知, 系统的最高阶模态频率为24.7333Hz, 频域仿真主要针对怠速工况 (n=750r/min) 、额定工况 (2500r/min) 和最大扭矩工况 (1500r/min) 。其振源激励频率和侧倾力矩的大小可由频率计算公式获得, 其计算公式为:

式中, n为发动机转速, r/min;i为发动机缸数;z为冲程系数, 2 冲程的为1, 4 冲程的为2。

因此, 当发动机怠速工况为n=600r/min时, 其激振频率约为30Hz, 由隔振理论可知, 系统的固有频率应低于激振频率的倍, 则动力总成悬置系统的最高阶固有频率应低于30Hz的倍, 即21.213Hz, 但6 阶固有频率24.7333Hz>21.213Hz, 因此动力总成系统在转速为n=600r/min的怠速工况下不具有良好的隔振性能。

表1 展示了动力总成悬置系统能量的分布情况, 第3 阶模态、第5 阶模态中沿Z轴平动方向与绕Y轴转动方向极易发生耦合, 因此需要对动力总成悬置系统进行解耦设计, 希望系统沿Z轴平动方向、绕X轴转动方向的解耦能达到90%以上, 但由仿真计算可知, 系统沿Z轴平动为主要振型的第3 阶解耦率低于80%, 极大影响系统的隔振性能, 降低车内的舒适性, 应对其进行优化设计。

3、动力总成悬置系统的优化

3.1 目标函数

本文优化的目标是发动机产生振动的2 个主要方向, 使垂直方向 (坐标系Z轴方向) 和绕曲轴方向 (X轴方向) 的解耦达到较大值 (90%以上) , 并将系统各阶固有频率的取值范围作为约束, 对悬置系统进行深入优化。

3.2 设计变量

由于受到安装空间的限制, 在实际优化过程中往往都是采用原有的悬置布置方案, 并不改变悬置元件的支承位置和角度。因此, 本文将悬置元件3 个主方向的刚度以及发动机左右前悬置的安装角度作为设计变量进行优化设计。悬置元件刚度的优化的变化范围取±60%, 悬置安装角度的变化范围为30°~60°。

3.3 约束条件

3.3.1 悬置系统固有频率的约束条件

悬置系统的最高固有频率上限应为20Hz, 另外垂直方向的固有频率应避开4~8Hz的人体敏感频率范围, 综合考虑悬置系统固有频率的下限应为5Hz。

3.3.2 动力总成系统沿X轴、Y轴振动位移及转角约束

动力总成悬置系统在实际工作过程中, 其质心位移变化不易过大, 一般要求动力总成悬置系统质心沿坐标系Y轴方向的位移不超过1mm, 沿X轴方向的位移不超过3mm, 沿Z轴正方向的位移小于10mm, 沿Z轴负方向的位移小于20mm, 转角为不大于3°。

4、优化结果分析

运用设计评价 (Design Evaluation) 中的优化计算 (Optim ization) , 对悬置系统进行优化。经过多次计算及调整得到优化后的悬置参数:安装角度从原有的45°变为优化后的30°, 6 个悬置3 个方向的优化前后刚度如表3 所示。

优化后的动力总成悬置系统的6阶固有模态及解耦率如表4所示, 与优化前的数据相比, 优化后的悬置系统最小频率值为5.2853Hz, 大于固有频率最低下限5Hz。悬置系统的最高阶固有频率, 即绕曲轴方向转动的固有频率从原先的24.7333Hz降低至20.2609Hz, 远离发动机最低怠速工况 (n=600r/min) 激振频率的倍21.213Hz, 不易发生共振现象。从整体来看, 各阶固有频率之间的最小间隔为0.7Hz, 可以避免各阶模态之间发生共振。从悬置系统的各模态的解耦情况来看, 优化后的悬置系统在Z轴方向与θy方向的解耦分别达到90.86%和97.33%, 与优化前相比分别提高了28.21%和39.7%;其余几个方向的解耦率均达到了90%, 因此整体来看该悬置系统基本实现解耦, 达到了解耦优化的目标。

参考文献

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[5]季晓刚, 章应雄, 唐新蓬.汽车动力总成悬置研究的发展[J].汽车科技, 2004.1 (1) :4-6.

动力总成 篇10

日前,奇瑞汽车消息人士透露,奇瑞艾瑞泽7 1.5T作为艾瑞泽7年型车的新序列,将于本月19日与新款自吸车型同期上市。被誉为自主中级车市品质标杆的艾瑞泽7,经过动力总成丰富之后,其发动机排量单一的遗憾将被弥补,也势必会给中级车市场带来新的一轮冲击。

艾瑞泽7 1.5T搭载的1.5升涡轮增 压汽油发 动机型号 为E4T15,由奇瑞汽车自主开发。其采用双独立控制可变气门正时系统和增压中冷技术,拥有112千瓦的最高功率和205牛米的最大扭矩, 并可在1500转每分时输出90% 的最大扭矩,百公里加速时间在10秒以内,百公里综合油耗7升以内。与同级别车相比,艾瑞泽7 1.5T动力输出性能和燃油经济性表现更加出色。

艾瑞泽7 1.5T已率先配备了后多连杆独立悬架,在吸收震感、缓冲路面冲击等方面颇具优势,操控性和舒适性的平衡更佳。超高强度钢一体式笼型车身,辅以六位一体安全气囊、ESP电子稳定系统、胎压监测系统、HHC坡道辅助等丰富实用的配置,使艾瑞泽7 1.5T的安全品质在同级车中更显强劲。