汽车安全与节能学报

赵福全，刘宗巍，郝瀚，等

2018, 9(3): 233-249. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.001

摘要 ( 458 )

PDF (1787KB) ( 985 )

针对当前汽车产业正在发生深刻变革的复杂局面，从引发产业变革的根本驱动力切入，从价值链规律、产业格局重构、产品属性变化等不同维度，系统分析了产业变革的特征与趋势，指出汽车产业的内涵与外延正在不断扩展；综合辨析了智能化与网联化的关系、发展路径、商业模式、产业平台公司及出行转型策略等智能网联汽车(ICA) 的关键问题；全面阐述了汽车智能制造的体系内涵、战略要点、未来图景及升级路径等核心观点。最后基于产业跨界融合发展的前景，指明了制造体系升级和服务体系升级两大战略方向，指出了当前中国汽车产业的主要发展机遇。

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基于ISO 标准的道路车辆线控转向系统的功能安全概念设计

荣芩，吴晓东，许敏

2018, 9(3): 250-257. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.002

摘要 ( 305 )

PDF (1210KB) ( 1101 )

线控转向(SBW) 系统是发展未来智能汽车的热点。为提高SBW系统的安全性、可靠性，根据国际标准组织(ISO) 的“ISO 26262”，展开了SBW系统功能安全的概念设计。根据系统的功能需求和结构分析，分析了道路车辆使用场景；对系统潜在危险进行了辨识，用规则集的方法，评估了汽车安全完整性等级(ASIL)，提出2 个功能安全目标（中高速行驶时应防止SBW发生非意向的转向力矩超限和无法转向）以及功能安全概念，并分配到系统的架构元素中。测试得到该架构可及时检测故障，并能在故障后切换为备份机构。结果显示：本系统功能安全框架可以在系统出现故障时及时进入安全状态，从而保障驾驶员的安全。

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基于计算机参数反求的汽车轮胎有限元建模与仿真

肖辉鹏，陈涛，段利斌，等

2018, 9(3): 258-264. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.003

摘要 ( 178 )

PDF (2097KB) ( 414 )

以型号165R 14LT 的轮胎为例，针对多层复合结构的轮胎，进行了整车40% 偏置碰撞的有限元（FE）模型仿真。该模型考虑了轮胎是碰撞力传递路径，用FE 单元模拟了轮胎的胎面胶体、胎侧胶体、三角胶、帘布层、帘线等关键结构；选取轮胎钢丝帘线直径，胎体的纤维帘线的横截面积、
弹性模量、预紧力等4 个建模参数作为反求对象；用计算机反求方法，寻求轮胎模型最佳参数。用该模型模拟了轮胎径向落锤冲击试验。结果表明：在整车40% 偏置碰撞条件下，对左侧B 柱根部加速度曲线的仿真与试验的拟合精度提高了7.3%；验证了该轮胎有限元模型可提高整车碰撞仿真精度。

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基于平台Arduino 的防酒驾汽车安全启动系统

程丽丽，刘志刚，毕明岩

2018, 9(3): 265-271. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.004

摘要 ( 177 )

PDF (1594KB) ( 594 )

为了防止酒驾人员逃避检测，保证驾驶安全，设计了一种集酒精检测系统与汽车启动一体式安全启动系统。该系统必须先经过酒精检测，然后才能启动汽车。以开源电子原型平台Arduino 为控制核心，加入基本安全驾驶检测功能，将酒精检测传感器模块与语音传感器模块结合，采用语音启动
汽车。系统模块分2 地安装，两部分模块由2.4~2.5 GHz ISM 频段的单片无线收发芯片NRF24L01 实现通讯。经过实验检测，检测成功率至95%以上。结果表明：该系统从方法上提高酒精传感器的检测成功率。因而，该系统精简、安装便捷，可改善传统酒驾系统检测灵敏度，克服逃避检测问题。

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对开路面汽车紧急制动的稳定性控制

李卫兵，吴琼，王翔宇，等

2018, 9(3): 272-280. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.005

摘要 ( 247 )

PDF (2319KB) ( 540 )

为了保持汽车在对开路面上进行紧急制动时的稳定性，提出了一种基于模型预测控制(MPC)的主动前轮转向(AFS) 辅助控制技术。搭建了七自由度整车动力学模型，利用魔术公式建立轮胎模型。给出了控制模型，利用MPC 方法，设计了AFS 控制器。进行了Simulink-Carsim 联合仿真。对于车辆在对开路面上紧急制动的工况，将本方法与其他方法的仿真测试对比。结果表明：在不改变原有的制动防抱死控制(ABS) 控制逻辑的前提下，有AFS 调控车辆横向跑偏0.49 m，而无AFS 调控车辆横向跑偏1.64 m。因而，本方法能够抑制对开路面上紧急制动时汽车的跑偏，保证汽车的稳定性。

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汽车碰撞试验假人零部件质心测量方法及装置

解文娜，颜凌波，张伟锋，等

2018, 9(3): 281-287. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.006

摘要 ( 177 )

PDF (1667KB) ( 583 )

假人质心位置是汽车碰撞试验所需要保证的重要参数。该文提出了一种汽车碰撞试验假人零部件质心坐标的测量方法。根据力矩平衡原理，采用间接测量结果不确定度的估计方法，对测量方法进行了理论误差分析。用该测量方法及单片机技术，设计并制作了一台能直接显示假人零部件质心坐标的测量装置，并进行了试验验证。结果表明：测量精度与所测部件的质量及3 个传感器的支撑点之间的距离相关。调整3 个测力点之间的距离，可提高测量精度。该测量装置操作方便；传感器的支撑点间距为200 mm 工况下，质心测量精度70 μm，而最大理论误差29 μm。

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基于多模型切换的智能汽车横向控制

业红玲，田英，张杰，等

2018, 9(3): 288-294. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.007

摘要 ( 118 )

PDF (2084KB) ( 338 )

智能汽车面对的道路环境复杂易变，在某些极端工况下汽车侧向动力学进入非线性区域，侧偏刚度发生显著变化。针对智能汽车的轮胎侧偏刚度摄动，在智能汽车横向控制结构基础上，推导横向控制模型。以自适应侧偏刚度作为切换参数，设计具有鲁棒自适应特性的智能汽车横向控制器，该控制器通过侧偏刚度划分为多个局部鲁棒控制器，通过鲁棒控制裕度指标进行全局控制器的切换控制，并进行了硬件在环台架测试试验。结果表明：多模型切换的横向控制方法较常规方法有着更优的控制性能。

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有质量差异的两车碰撞时车辆前端刚度的相容性匹配

张瑞雨，马春生，许述财，等

2018, 9(3): 295-302. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.008

摘要 ( 116 )

PDF (2581KB) ( 469 )

为降低在实际道路交通事故中乘员损伤风险，提高两车碰撞的相容性，提出了一种针对两车质量有差异的车辆前端刚度优化匹配方法。统计分析了中国大陆2011-01—2017-07 的 6.5 年间的270种车型的销售数据和车辆整备质量。建立了两车质量分布的概率模型及车辆质量比的构型，提出了单一质量车辆前端刚度优化计算公式。利用Hyperworks 和Primer 等系列软件，搭建了台车对撞与整车对撞的有限元模型，用LS_DYNA完成了仿真计算。结果表明：两车碰撞过程中，两车质量差异较大时，两车乘员损伤风险也较大；通过刚度优化匹配，能够有效降低车身加速度峰值，降低两车乘员的损伤风险。

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基于温度和能量分布的制动耐久试验试车场模拟方法

黄如波，陈伟波，王秋敏

2018, 9(3): 303-307. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.009

摘要 ( 77 )

PDF (1485KB) ( 319 )

为了在试车场重现考核制动抖动的制动耐久试验，基于制动能量理论分析，结合采样数据和试验结果，确立以温度和能量分布为目标的模拟要求，考虑速度、减速度等影响因素，制定了符合试车场运行特点的制动子操纵方式。在标准和公式化制动子操作的基础上，提出了连接制动子操作的理论方法，并搭建了试车场操作的仿真模型。结果表明：基于制动能量理论及公式化的制动操作温度变化方程建立的制动试验仿真模型是可行的，试车场的实车操作方法能够很好地重现制动耐久试验，具有同等的制动抖动考核功能。

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多种轻型车气体污染物排放水平的转鼓试验及评价

张凡，杨正军，杨超

2018, 9(3): 308-316. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.010

摘要 ( 89 )

PDF (1710KB) ( 247 )

测量了不同轻型车的总碳氢THC、一氧化碳CO 和氮氧化物NOx 气体污染物排放，并定量评价了中国内地轻型车气体污染物排放水平的变化情况。对于使用不同排放标准的106 辆轻型柴油车、缸内直喷汽油车和多点电喷汽油车，在转鼓试验台上，进行了不同循环工况的单位行驶里程排放试验。结果表明：国5 阶段缸内直喷汽油车的THC 和CO 的排放约为国4 阶段的86% 和65%，但NO_x 的排放基本不变。由于全球统一轻型汽车测试循环(WLTC) 超高速阶段高车速、急加速的工况条件而产生了大量CO 和NO_x 排放。冷态条件时、欧盟标准的市区工况(ECE) 下的CO 和NO_x 排放，高于市郊工况(EUDC)。发动机水温和催化器温度对轻型车的气体污染物排放起到主导作用。

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CO₂浓度和排气温度对LNT 吸附路径的影响

李志军，曹丽娟，帅石金，等

2018, 9(3): 317-324. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.011

摘要 ( 101 )

PDF (1744KB) ( 300 )

为了研究稀燃汽油机在150~400 ℃范围内排气中CO₂ 浓度和温度对吸附路径的影响，改写了稀燃NO_x捕集器（LNT）相关的气相、表面相和热力学文件，运用Chemkin 软件建立了包含硝酸盐和亚硝酸盐两种吸附路径的LNT 模型。研究结果表明：CO₂ 对两种吸附路径均有影响，对亚硝酸盐路径的抑制作用强于对硝酸盐路径的影响，但随CO₂ 浓度增加，抑制作用逐渐减弱；排气温度比CO₂ 浓度对两种路径有更显著的影响；在150~200 ℃低温区，NO 的氧化和亚硝酸盐的进一步转化均受阻，故亚硝酸盐路径主导；在高温区300 ℃和400 ℃时，两种路径占有率相似。

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用于电动客车车身正向概念设计的刚度链数学模型

尹佳成，刘子建，秦欢，等

2018, 9(3): 325-332. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.012

摘要 ( 132 )

PDF (1996KB) ( 320 )

考虑了电动客车质量约 2 t 的电池舱的强度和车身刚度，采用正向设计方法，进行了客车车身概念设计。用简化几何模型，以梁截面宽度、高度和厚度为设计变量，用半刚性梁单元的传递刚度矩阵法，建立了车身刚度链数学模型。以车身轻量化为目标函数，以车身动静刚度、固有频率和电池舱局部强度为约束条件，运用遗传算法，优化求解。对于标杆车车身的动静刚度与电池舱局部强度，将本模型的计算结果与有限元模型相应的计算结果进行对比分析。结果表明：优化后模型提高了扭转刚度、一阶固有频率，降低了弯曲刚度、车身质量、弯曲工况下和扭转工况下的电池舱应力。因而，本车身刚度链数学模型设计方法是可行的。

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车用三缸1.0 L 增压直喷汽油发动机的研发

杨陈，尹建东，沈源，等

2018, 9(3): 333-338. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.013

摘要 ( 130 )

PDF (1985KB) ( 498 )

为满足传统及新能源汽车的应用需要，自主研究开发了一款三缸1.0 L 增压直喷汽油机。该发动机采用了顶置高压直喷、涡轮增压、进排气可变正时（DVVT）、集成排气歧管、可变排量机油泵等先进技术；同时，为获得优秀的振动、噪声、舒适性（NVH）的性能，对发动机本体进行了多项优化。结果表明：该发动机由于高效燃烧系统、低摩擦设计及智能热管理系统而获得出色的燃油经济性，最低油耗率 230 g/kWh ；该三缸发动机的NVH 性能可以达到四缸机的水平。

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车用1.5 L 涡轮增压直喷汽油发动机开发

徐政，龚伟国，Scholten I,等

2018, 9(3): 339-351. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.014

摘要 ( 267 )

PDF (3444KB) ( 630 )

为满足消费者需求和日益严格的法规要求，上汽乘用车公司通过采用缸内中置直喷、高效涡轮增压、进排气可变正时技术、集成式排气歧管等一系列先进节能减排技术开发了全新1.5 L 四缸汽油发动机，搭载荣威名爵多款车型，实现了低油耗、低排放、低噪音、高性能、高可靠性等设计目标，并在此基础上进行了技术升级开发。结果显示：通过燃烧系统优化及Miller 循环应用，在保持250Nm 最大扭矩的同时，提升发动机热效率，降低整车新欧州行驶循环（ NEDC）油耗6.5%；通过燃烧系统、增压器和冷却水套等一系列设计优化，最大扭矩提升至275 Nm，低速增压响应提升25%；通过喷雾油束优化和35 MPa 高压喷油系统应用，发动机颗粒排放大幅降低，使得整车在全球轻型汽车测试循环（WLTC）工况下不带汽油机颗粒捕集器（GPF）达到国6b 颗粒排放限值要求。

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汽油直喷增压发动机的润滑技术分析与对策

金志良，郭伟，汪利平，等

2018, 9(3): 352-358. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.03.015

摘要 ( 102 )

PDF (1869KB) ( 347 )

分析了汽油涡轮增压缸内直喷(TGDI) 发动机的润滑技术要求，通过发动机油的抗氧化、抗磨损、低速早燃、涡轮增压器沉积物和减摩节能等试验研究了直喷增压汽油机油的使用性能。结果表明：缸内直喷、涡轮增压等技术的使用对汽油发动机提出了全新的润滑要求，与传统发动机油相比，汽油直喷增压发动机润滑油需要更强的抗氧化和抗磨损性能，并能抑制涡轮增压器的沉积物，同时兼具减摩节能和抗低速早燃性能；针对全新的润滑要求，从润滑油配方设计角度提出了技术解决方案。

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