为了解决中国交通拥堵问题,分析了汽车社会成本产生的内在机理和交通拥堵的成因。分析中, 运用了经济学中关于社会成本与供需关系的理论,结合建模的方法,并引入交通需求管理的理念。从 3 个维度探究治堵策略,即:控制交通需求、促进出行方式的转换、合理规划城市空间布局。基于东 京与北京的可比性,借鉴了东京治理交通拥堵的经验——“东京模式”,其3 大特征是:自主限制驾 车出行、发展立体轨道交通系统、建设城市“副中心”等。通过与东京、伦敦、纽约等国际大城市的 对比,凸现出北京的特殊性,以期借他山之石,为中国治堵提出理论依据和政策建议。
缺陷汽车产品召回是一项国际上通行的后市场产品监管制度。该文总结了中国目前的缺陷汽 车产品管理机制,量化分析了2004-2014 年间的汽车产品召回、缺陷调查以及缺陷汽车产品管理工作 的社会经济效益。结果表明:实施缺陷汽车产品召回制度的10 年来,中国汽车召回总数达到1 980 万辆,为中国消费者挽回直接经济损失284 亿元人民币,该制度在汽车产品风险控制方面成效显著。 但在汽车产品的引召率、召回率以及召回效能比等方面,中国与美国相比仍有很大差距。因此,中国 尚需着力推进并完善缺陷汽车产品召回的工作机制。
为了减少行人小腿碰撞伤害,参考2014 年版的欧盟新车评价规程(Euro-NCAP),对某车型 进行柔性腿型(Flex-PLI)碰撞试验;评估了行人小腿碰撞得分,以此来分析影响胫骨伤害及膝部伤 害的关键因素。结果表明:车辆前端与胫骨接触位置结构刚度对胫骨弯矩值影响较大; 膝部韧带伸长 量与膝关节上部及下部相对运动有关。因此设计时,应避免因车辆前端结构刚度过强导致胫骨弯矩超 标准;应通过调整膝关节上部及下部侵入量来改善膝部韧带伸长量。这些结论,可为改进车辆前端设 计提供参考。
研究了汽车前保险杠与柱类物( 如电线杆或大树的垂直硬物) 耐碰撞性能。为降低保险杠的 质量,某轿车采用了超高强度热冲压含硼钢。针对该类保险杠进行了落锤试验。用有限元模型进行了 柱碰性能模拟,并分析了不同板厚的前保险杠耐撞性。选取了前保险杠的变形、受力及吸能3 个参 量作为柱碰过程的评判指标。结果表明:柱类碰撞时,对比原冷冲压保险杠,热冲保险杠的最大内 侵量减小40 mm,最大承载力提高7 kN,最终吸能量提高0.1 kJ。因而,热冲压保险杠具有更加优异 的柱碰性能。
为改善汽车的行人下肢保护性能,提出了一种基于多刚体动力学模型的汽车前端结构刚度设 计方法。依据下腿型对保险杠的碰撞试验和汽车前端结构的有限元模型,仿真获得腿部碰撞区域的 刚度参数和汽车前端的几何位置参数,在Maydymo 中建立了该模型。利用全局响应法(GRSM) 进行 优化求解。以下肢胫骨加速度、膝部弯曲角度和膝部剪切位移这3 个伤害指标归一化后的均方估计 (MSE) 为优化目标,以保险杠和副保险杠的屈服力和最大变形量为4 个设计变量。结果表明:目标函 数降低了73.9%,胫骨加速度下降了50.3%,膝部弯曲角下降了48.9%。这说明:对汽车前端结构刚度 的优化可以有效提升其行人下肢保护性能。
侧风下汽车外流场中不同前车窗倾角下的气流流动分离规律,对汽车侧风中的稳定性有重要 意义。该文建立了前车窗角度分别为20°、25°、30°、35°和40°的车身模型,使用CFD 仿真软 件--Star-ccm+ 进行数值计算,模拟了侧风为8 m/s,行驶速度为20 m/s 时的车身外流场。结果表 明:侧风中前车窗角度变化对汽车侧向力系数影响最大;前车窗角度为35°时,汽车的行驶稳定性最好, 且随着前车窗角度的增大,车身底部气流在车尾的分离推迟,尾涡数量减少。对35°车身模型的剪切 应力分析指出:对侧风背风侧A 柱区及侧风迎风侧C 柱区优化分析是进一步提高汽车侧风气动性能的 研究方向。
为实现汽车设计的耐撞性和轻量化,将高强度钢拼焊板 (TWB)结构运用到保险杠横梁,结 合多目标离散优化方法,进行优化设计。运用Hypermesh 软件,建立了原保险杠模型和拼焊板保险 杠模型,并用LS-DYNA 软件进行验证。横梁内、外板均由厚度不同的5 块高强度钢板焊接而成。以 提高保险杠横梁的吸能量,控制质量增加为优化目标,进行横梁三点静压仿真试验,对板材的材料 和厚度参数进行迭代优化。结果表明:优化后的拼焊板保险杠横梁吸能量提高81.66%,质量只增加 8.96% ;从而满足了耐撞性和轻量化的要求,并具有更好的变形模式和碰撞载荷特性。
为避免某车型侧面刚性柱碰撞中存在的车身结构变形过大,胸部压缩量超标的问题,优化 和改进了该车身结构。根据座椅安装横梁、地板严重扭曲,乘员生存空间不足的试验结果,建立车 身结构及约束系统侧面柱碰撞模型;根据侧面结构耐撞性的设计原则,变更了车身结构和材料等级。 结果表明:优化后车身侧面结构强度得到有效提升,侧柱碰前车门的最大侵入量降低13%,增加了侧 面约束系统的缓冲空间,降低了假人胸部的伤害值。因而,这些改进,满足了整车侧面碰撞安全目标。
为避免对大腿伤害的修正评价罚分,该文研究了大腿修正评价,归纳了Knee Mapping 方法 的评价流程。对某款车型的评价,是基于欧洲新车评价规程(Euro NCAP)中规定的正面碰撞试验中 对假人大腿伤害的评价方法;设计了大腿伤害评价流程。针对可能造成大腿伤害的硬点——潜在风 险点,用Knee mapping 有限元方法,进行仿真优化分析。结果表明:通过仪表板内部结构预留足够 的变形空间,并在组合开关下护罩内部,设计溃缩吸能结构,有效地降低了大腿伤害值。因此,优 化后的方案,可满足Knee Mapping 大腿受力要求,使得大腿部位免于罚分。
对3 款典型怠速起停轻型乘用车,试验并分析了其实际节油潜力和排放。在实验室和实际 道路上,在多种测试循环下,测量了功能ON 与功能OFF 的油耗。结果显示:在两种代表中国城市道 路行驶状况循环下,各车节油表现显著,均优于新欧洲驾驶循环(NEDC)的结果。在中国几个城市道 路上开展的车辆油耗对比实证试验节油表现,也优于NEDC 循环下的结果。比较多个循环下怠速起停 功能ON 与OFF,ON 排放结果与OFF 排放结果大致相当。借鉴美国循环外测试评价方法和欧盟Ecoinnovation 测试评价方法,并结合中国的交通、气温特点来构划的中国怠速起停循环外奖励测试方法, 可以测出中国实际道路上额外节油潜力。
针对目前火花塞点火系统燃烧速度慢、燃烧效率低下等问题,提出了一种利用微波谐振腔实 现多点点火的方法。通过理论分析和模拟仿真、优化, 确定了横磁振荡模式(TM010)谐振腔的尺寸及 其发生谐振时的场强分布。同时采用高速相机和压力传感器, 对点火燃烧过程进行可视化分析和燃烧 压力特性分析。结果表明:与传统的火花塞的点火方法相比,在实验气压为200 kPa 的条件下,这种 方法可以缩短到达压力峰值的时间约15%,并且可以使峰值压力提高约5%。因此,这种方法能够实现 多点点火。
为改善双燃料发动机大负荷粗暴燃烧,通过一系列台架试验,研究了费托(Fischer-Tropsch, F-T)柴油比例和发动机压缩比对此燃烧模式的燃烧特性的影响。试验中,采用煤基甲醇和F-T 合成 油柴油形成的全煤基双燃料发动机,采用高十六烷值的F-T 柴油引燃甲醇预混合气。结果表明:与 原机相比,双燃料发动机的燃烧更柔和,燃烧持续期明显缩短,经济性随F-T 柴油比例增大和压缩 比的减小而变差;随F-T 柴油比例增加,燃烧粗暴程度增大,但在低F-T 柴油比例下,降低压缩比 有利于降低燃烧粗暴程度。因此,采用低比例F-T 柴油适当减小压缩比有利于改善甲醇/F-T 柴油双 燃料发动机的燃烧和经济性能。
聚甲氧基二甲醚(PODEn)是一种高含氧、高十六烷值的新型燃料。为了降低柴油机的颗粒物 排放,该文在一台轻型柴油机和一台重型柴油机上对柴油和10%、20% PODE3-4/ 柴油混合燃料进行了 燃烧、排放和热效率的测试。结果表明:添加20% 的PODE3-4,轻型柴油机大负荷工况下的碳烟排放 下降90%,指示热效率能够提高2% ;重型柴油机欧洲稳态循环(ESC)的颗粒物(PM)排放下降36.2%, 有效热效率上升0.8%。添加PODE3-4,在指示平均有效压力(IMEP)为0.2~0.6 MPa 时,对放热率曲线 影响不大;在IMEP 为0.8 MPa 时,使主喷放热的滞燃期延长,主喷放热峰值增加。因此,PODEn 是 很有前景的柴油添加成分。