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• 2015年 第6卷 第04期
  刊出日期：2015-12-25 上一期    下一期
  综述与展望

  清洁燃烧发动机先进点火系统的研究综述（英文）

  郑明，于水

  2015, 6(04):  295.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.001

  摘要 ( 663 )   PDF (4712KB) ( 2542 )  

  综述了近年来在先进点火方法和系统方面的快速进展。介绍了发动机点火的基本物理原理
  ( 它决定了点火系统的改进方向) 和相关发动机以及容弹的实验结果，主要包括：高能量火花放电点
  火﹑高压脉冲放电点火﹑射频等离子体点火﹑激光点火。根据大量研究报道以及本文作者的实验研究
  结果, 对多种点火系统的效果及应用挑战做出综合评价。结论为：未来清洁燃烧内燃机趋向于采用
  稀释工质低温燃烧策略，以提高汽车发动机燃油经济性并降低排放。先进缸内混合气控制手段包括：
  降低工质活性﹑非均匀分布以及增强气流等，然而所有这些手段也会增加发动机着火控制的难度。先
  进的高能量点火系统能够用来改善未来高效清洁发动机的点火控制。

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  电动汽车无线充电技术的研究进展

  高大威，王硕，杨福源

  2015, 6(04):  314-327.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.002

  摘要 ( 454 )   PDF (2752KB) ( 2672 )  

  电动汽车无线充电技术(WCT) 是一种应用于电动汽车充电的非直接接触式电能传输技术，具
  有运行安全、充电智能、配置灵活等优点。本文对电动汽车无线充电技术体系、类别与技术特点进
  行了综述。其研究热点包括：电力电子拓扑结构、磁耦合元件结构、能量传输水平、建模思路、生物
  安全等，对上述热点问题研究进展进行了汇总。概述了相关汽车企业与实验室的实用化成果。该技术
  未来发展趋势包括：电力电子拓扑结构与控制算法的创新与优化、生物安全以及新材料应用等，而应
  用趋势则包括：行进状态充电、辅助驾驶和V2X（车辆到电网（Vehicle-to-Grid, V2G）、车辆到住宅
  （Vehicle-to-Home, V2H）等）双向电能传输等。

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  汽车安全

  基于自然驾驶数据的驾驶员紧急变道行为开环模型

  朱西产，刘智超，李霖

  2015, 6(04):  328-332.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.003

  摘要 ( 330 )   PDF (2693KB) ( 1288 )  

  基于“中国大型实车路试先行实验(China Pilot-FOT)”所采集的自然驾驶数据，提出了一种
  开环模型，它可以描述驾驶员紧急变换车道行为。将方向盘转角和方向盘转角变化率作为变道紧急程
  度的筛选条件，从中筛选出228 例紧急变换车道工况。基于最大方向盘转角与最大方向盘转角变化率
  的线性关系，分析了紧急变换车道的持续时间。利用其中50 百分位驾驶数据，来拟合模型参数。使
  用相关性和显著性检验，验证了真实驾驶数据与驾驶计算模型的关系。结果表明：该模型的输出结果
  与真实驾驶员操作结果一致性良好。因此，该模型可以描述中国一般驾驶员紧急变道行为。

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  微型客车与SUV 之间的侧面碰撞兼容性

  李卓，陈涛，王国强，段利斌，张恒

  2015, 6(04):  333-340.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.004

  摘要 ( 287 )   PDF (2367KB) ( 999 )  

  微型客车与运动型多用途汽车(SUV) 之间发生侧面碰撞时，导致被撞车车内的乘员伤亡率很
  大，兼容性突出。本文以某微型客车和SUV 为例，采用仿真研究方法，发现SUV 与目标车微型客车
  之间的侧面碰撞兼容性不理想。然后利用单一变量控制原理，分别改变两车质量比、目标车侧围刚
  度以及几何结构，进行了多组仿真分析，以研究侧面碰撞兼容性的影响因素。结果表明：两车质量比
  对B 柱腰线处的最大侵入速度的影响最大，侧围刚度对B 柱侵入量的影响最大，几何结构对目标车
  车门最大侵入量的影响最大。

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  基于理论推导的前端结构耐撞性设计

  祁洪娟，申 波，尹高纪，王鹏翔，周大永,刘卫国

  2015, 6(04):  341-345.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.005

  摘要 ( 253 )   PDF (1975KB) ( 1159 )  

  为使车身结构耐撞性开发工作更早地介入到项目开发中来，并获得理想的前端结构压溃模式
  以及碰撞波形，推导了前端结构断面力以及长度的理论方法。引入三阶等效波形的设计方法，将碰
  撞波形分为：吸能盒压溃阶段、纵梁前端压溃阶段、纵梁后端以及前围侵入3 个阶段；分别设定每
  个阶段前期的波形目标，推导结构的断面力；依据能量守恒原理，推导每个阶段结构的长度。仿真
  验证了该推导方法。结果表明：用本方法推导的断面结构可以实现理想的轴向压溃模式。因而，用该
  方法可以在概念设计阶段有效地确定车身结构的关键设计参数，尤其适用于完全正向开发车型。

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  纯电动汽车牵引力控制系统(TCS) 的研究与开发

  王姝，蹇小平，张凯，刘浩丰

  2015, 6(04):  346-353.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.006

  摘要 ( 333 )   PDF (2439KB) ( 1602 )  

  提出了一种用于纯电动汽车的牵引力系统(TCS) 控制器。依据驱动防滑的控制要求，针对未
  开源电机，设计了TCS 的软件。选择Freescale S12 系列单片机(MCU) 作为主控芯片。设计了单片机
  主电路、电源、信号调理、加速踏板信号及CAN ( 控制器局域网) 总线信号采集、输出等硬件。根
  据纯电动汽车运行工况，将TCS 分为起步、正常、制动、故障监测等4 个模块，制定了控制策略。
  并针对4 个模块，完成了功能验证性试验。结果表明：本TCS 控制器工作正常，能有效地将滑转率
  限制在10% 左右，保证了车辆安全，实现了驱动防滑的控制要求。

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  腹部塞块刚度对女性乘员损伤参数及下潜的影响

  曹立波，刘飞霞，颜凌波

  2015, 6(04):  354-359.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.007

  摘要 ( 254 )   PDF (2070KB) ( 984 )  

  乘员腹部损伤是汽车碰撞事故中常见的损伤类型，其中，5 百分位女性乘员身材较小，易发
  生下潜。该文研究了腹部塞块刚度对女性乘员损伤参数以及下潜趋势的影响。基于有限元仿真软件
  LS-DYNA，建立了混III 5 百分位女性假人与模拟实车全宽正面碰撞的台车仿真模型，使用单一变量
  控制法。结果表明：腹部塞块刚度值在25% 内增大，乘员头部质心加速度峰值、15 ms 头部伤害允许
  指标(HIC)、盆骨后转角峰值呈现上升趋势；腹部塞块刚度值在25% 内降低，乘员头部质心加速度峰
  值、HIC15、盆骨后转角峰值也呈现不同程度的上升趋势。腹部塞块刚度对乘员胸部变形量和加速度
  影响较小。因此，腹部塞块刚度值在标准刚度值的25% 内增大或减小，乘员损伤都在一定程度上增大，
  下潜趋势增强。

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  支撑腿误使用对ISOFIX 型儿童座椅安全性能的影响

  张金换, 李浩, 周勇, 付海龙, 黄杨, 肖凌云, 胡文浩, 董红磊

  2015, 6(04):  360-364.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.008

  摘要 ( 257 )   PDF (2160KB) ( 978 )  

  乘员腹部损伤是汽车碰撞事故中常见的损伤类型，其中，5 百分位女性乘员身材较小，易发
  生下潜。该文研究了腹部塞块刚度对女性乘员损伤参数以及下潜趋势的影响。基于有限元仿真软件
  LS-DYNA，建立了混III 5 百分位女性假人与模拟实车全宽正面碰撞的台车仿真模型，使用单一变量
  控制法。结果表明：腹部塞块刚度值在25% 内增大，乘员头部质心加速度峰值、15 ms 头部伤害允许
  指标(HIC)、盆骨后转角峰值呈现上升趋势；腹部塞块刚度值在25% 内降低，乘员头部质心加速度峰
  值、HIC15、盆骨后转角峰值也呈现不同程度的上升趋势。腹部塞块刚度对乘员胸部变形量和加速度
  影响较小。因此，腹部塞块刚度值在标准刚度值的25% 内增大或减小，乘员损伤都在一定程度上增大，
  下潜趋势增强。

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  汽车安全

  基于粒子法的侧气帘静爆的模型仿真

  齐宇飞，蒋斌庆，鞠春贤，岳国辉，陈现岭

  2015, 6(04):  365-370.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.009

  摘要 ( 286 )   PDF (1987KB) ( 1035 )  

  侧气帘(CAB) 是提升车辆安全性的重要配置。该文使用Primer 软件中的均压法(CV) 与粒子
  法(CPM) 两种方法，研究了侧气帘静爆展开过程。根据选择的内饰网格划分、侧气帘折叠、气囊起爆
  等方式，搭建了侧气帘静爆仿真模型。用该模型仿真对比了均压法和粒子法的气帘展开过程，分析了
  这两种方法对导向支架的影响，并对有导向支架和无导向支架两种工况进行了分析。结果表明：粒子
  法搭建的侧气帘模型的展开过程，比均压法的更加接近于试验真实状态；通过增加侧气帘B 柱、C
  柱导向支架，可引导气帘起爆的方向，避免气帘挤入内饰与车身的缝隙中，使侧气帘能够正常顺利地
  展开。

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  基于超高速成像和惯性效应的冲击测试技术

  朱海斌，PIERRON Fabrice，潘兵

  2015, 6(04):  371-378.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.010

  摘要 ( 263 )   PDF (2751KB) ( 1081 )  

  为了利用全场测试技术测量非均匀变形场的优势，提出了一种可充分利用材料在高速冲击载
  荷下的惯性效应的冲击测试方案。利用超高速全场测试技术获取试样受冲击载荷作用下的动态应变
  和加速度场，结合虚场法对动态全场数据进行处理识别出材料的本构参数。从有限元仿真计算以及
  惯性冲击测试两方面验证了这一方法的可行性。结果显示：惯性效应在冲击测试领域的应用大大简化
  了测试设备，比如，由于不需要测试外力，所以无需Hopkinson 杆测试中的入射杆和透射杆装置；同
  时也拓展了冲击试验的设计空间, 如可测试复杂形状或者软质的试样等。

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  人体有限元模型THUMS 用于正面碰撞乘员损伤研究

  胡远志, 梁永福, 蒋成约, 刘西, 廖高建, 冯擎峰, 刘卫国

  2015, 6(04):  379-383.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.011

  摘要 ( 406 )   PDF (2192KB) ( 1356 )  

  用第4 代新版丰田人体模型THUMS (Total Human Model for Safety)，分析研究了正面碰
  撞对于乘员人体模型的头部、胸部、腿部的伤害。基于国内某款运动型多功能车(SUV) 零部件试验和
  正面碰撞试验，利用动态非线性显式有限元方法，建立了有限元约束系统模型，用Hyperworks 软件
  作为前后处理器，用动力学分析软件LS-Dyna 为求解器的仿真模式。结果表明：该款THUMS 人体模
  型头骨最大压应力2.4 MPa，颅内压应力44 kPa，头部无损伤风险；股骨、胫骨最大应变0.4%，左右
  十字韧带应变3.6%，腿部无损伤风险。上肋骨应变大于3%，胸部压缩量达到30 mm，造成胸部简明
  损伤等级三级（AIS3）的概率为30%。因此，该碰撞工况下最有可能受伤的部位是胸部。

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  汽车节能与环保

  基于LabVIEW 电动汽车电气性能匹配仿真

  陈涛，黄称称，李永利，陈东，曾琼

  2015, 6(04):  384-391.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.012

  摘要 ( 243 )   PDF (2092KB) ( 1255 )  

  为解决电动汽车(EV) 电气安全问题，在EV 设计初期就应选择EV 的电气参数。该文仿真研
  究了其匹配反馈和修正。未使用台架测试验证，而是通过虚拟平台LabVIEW，建立EV 电气模型。根
  据初期设计要求，选择动力电池、电机等其它电器件基本电气参数。在仿真软件StarSim 中，建立电
  气模型部件。调用LabVIEW 的子软件VI，结合比例积分（PI）调节控制，来模拟实际运行环境、瞬态
  冲击、稳态行驶和极限工况。结果表明：该电气模型不仅可靠，而且能够对电动汽车的电气性能匹配
  进行分析，并反馈验证，保证了电动汽车的电气安全性。

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  具有前缘前掠叶片的跨音速离心压气机流场的数值研究

  刘艳明，崔庆，郑新前，郭龙凯

  2015, 6(04):  392-398.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.013

  摘要 ( 287 )   PDF (2441KB) ( 931 )  

  采用商业叶片造型软件Concepts NREC 压气机设计出具有不同前缘前掠角 (α 为10°﹑15°﹑
  20°) 叶片的3 种方案的涡轮增压跨音速离心压气机，并进行数值模拟和对比分析，研究叶片前缘前掠
  对压气机流场特性的影响。结果表明：与无掠方案相比，主叶片前缘前掠在提高压气机流通能力及失
  速裕度方面有一定的优势，其中15° 方案的流通能力最强，20° 方案的失速裕度最大；随着前缘掠角由0°
  增加到20°，在堵塞工况下压气机内部激波强度减弱7.2%，在最高效率工况下减弱3.4%，同时，叶
  轮通道下游低能流团范围及强度均有一定改善；在3 种掠叶片方案中，10° 掠角方案的压气机内部流动
  情况最好，其整体效率较普通压气机提高0.72%，压比提高0.62%。

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  煤基醇类混合燃料柴油机的燃烧及排放特性

  武志斐，王铁，左鹏，杨甜甜，曹贻森，王文坤

  2015, 6(04):  399-404.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2015.04.014

  摘要 ( 264 )   PDF (1916KB) ( 1067 )  

  利用煤基费托（Fischer Tropsch, F-T）燃料的高十六烷值特性和醇类燃料的含氧特性，提
  出了F-T 柴油掺烧醇类燃料的煤基混合燃料的思路。在F-T 柴油中添加10% 体积比的甲醇、乙醇与
  丁醇燃料，通过与0# 柴油比较来研究不同的醇燃料对发动机性能的影响规律。结果表明：相对于0#
  柴油，该混合燃料的燃烧始点提前，燃烧放热中心累计放热量达50% 时对应的曲轴转角CA50 向后推
  迟，燃烧放热率第一峰值点降低，预混合燃烧放热量降低；第二峰值点升高，扩散燃烧所占比重增加。
  在外特性下，混合燃料的NOx、碳烟与HCHO 排放都大幅降低，并且相同体积甲醇燃料对于柴油机排
  放的优化效果更加明显。

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