整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统及方法，包括求解设置模块、计算模块、显示模块和结果输出模块；求解设置模块用于设置发动机基本参数、发动机测试缸压和分析模式；计算模块包括时域计算和频域计算；时域计算是基于发动机基本参数和发动机测试缸压，并结合惯性力计算模型、惯性力矩计算模型和气体力矩计算模型计算出时域激励；频域计算是结合时域分析结果和分析模式，通过快速傅立叶变换将时域激励转化为频域激励，然后提取相关阶次频率对应的激励幅值；并通过显示模型进行图像输出，以及利用结果输出模块输出激励幅值和相位。本发明专利技术能够针对特定的怠速、加速工况求解激励，且计算效率高，需求参数模型较简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车整车NVH技术，具体涉及一种整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统及方法。
技术介绍
整车NVH性能研究是目前汽车工程界重点研究领域之一，而发动机激励和路面激励又是整车振动和噪声的主要激励源。当汽车行驶在平坦路面或怠速运转时，只有发动机本身是激励源，因此由发动机激励引起的整车NVH问题一直都是国内外主机厂和高校学者重点研究方向。在发动机工作中，准确说是活塞在做往复上下运动和燃烧过程中，产生了附加力和扭矩，它们通过动力总成悬置系统激发汽车底盘振动，由此产生整车车内的振动和噪声。因此，在整车开发前期可以预测和分析由发动机激励引起的整车振动噪声显得尤为重要。目前，国内主机厂主要是通过在整车CAE模型悬置主/被动侧加载实测振动激励，由此分析车内振动噪声响应。但是，该方法对激励的需求十分苛刻，往往不能做到在整车项目开展前期就通过CAE仿真分析手段进行预测。此外，由于激励是来源于发动机主/被动侧，不能分析悬置刚度和安装位置对整车NVH性能的影响，从而导致不能全面分析问题产生的根源。所以从“源—路径—响应”分析整车NVH性能，就需要在整车CAE环境进行分析实现路径优化，故需一个发动机激励求解软件平台系统进行激励计算。当前发动机激励求解软件较少，其中以AVL Excite功能比较完善，应用较广。尽管AVL Excite可以求解精确的发动机激励，其主要还是用于分析发动机曲轴本身的振动NVH性能，很少用于整车NVH发动机激励计算。此外，AVL Excite需要精确的曲轴有限元模型和详细的发动机基本参数，需要消耗大量的分析时间；整车怠速、加速分析需要对激励本身进行快速阶次分析，用于分析产生整车NVH问题的阶次原因，而AVL Excite还不能满足这样的需求。而且AVL Excite作为一款商业软件平台，主要应用于发动机本体振动分析，所以对整车NVH性能分析所需的发动机激励求解效率不够高。因此，有必要开发一种新的整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统及方法，以克服现有商业软件存在的效率低、需求参数模型复杂、不能针对特定的怠速、加速工况求解激励的缺点。本专利技术所述的整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统，包括：求解设置模块，用于用户设置发动机参数和分析模式，该发动机参数包括发动机基本参数和发动机测试缸压；计算模块，包括对发动机激励的时域计算和频域计算；所述时域计算是基于所述发动机基本参数和发动机测试缸压，并结合惯性力计算模型、惯性力矩计算模型和气体力矩计算模型计算出时域激励，即时域上的惯性力、惯性力矩和气体力矩激励；所述频域计算是结合时域分析结果和分析模式，通过快速傅立叶变换将时域激励转化为频域激励，然后提取相关阶次频率对应的激励幅值；显示模块，以图形化的形式显示所述计算模块所计算出的各类激励结果，包括时域激励、频域激励和加速激励阶次分析；结果输出模块，以表格的形式将发动机的频域激励输出显示，包括激励的幅值和相位。所述惯性力计算模型为：∑Fι2＝-Mrecλrω2[cos2θ+cos2(θ+180°)+cos2(θ+180°)+cos2θ]＝-4Mrecλrω2cos2θ；其中，Ft2为二级往复惯性力，Mrec表示活塞质量与1/3连杆质量之和，λ表示曲柄长度的一半与连杆长度比值，ω表示发动机转速，θ为当前时刻曲轴转动角度，r表示曲柄长度的一半。所述惯性力矩计算模型为：∑Ti＝2Mrecr2ω2sin2θ；其中，Ti表示发动机惯性力矩，Mrec表示活塞质量与1/3连杆质量之和，r表示曲柄长度的一半，ω表示发动机转速，θ为当前时刻曲轴转动角度。所述气体力矩计算模型为： T g = F g r ( s i n θ + c o s θ λ s i n θ 1 - λ 2 sin 2 θ ) ; ]]> F g = P g πD 2 4 ; ]]>其中，Tg表示发动机气体力矩，Fg表示气体对活塞的压力，r表示曲柄长度的一半，θ为当前时刻曲轴转动角度，λ表示曲柄长度的一半与连杆长度比值，Pg表示发动机测试缸压，D表示活塞直径。所述求解设置模块、显示模块和结果输出模块均具有用户界面。本专利技术所述的一种整车怠速、加速仿真发动机激励求解方法，包括以下步骤：(1)求解设置：设置发动机参数和分析模式，该发动机参数包括发动机基本参数和发动机测试缸压，所述发动机基本参数包括怠速转速、活塞直径、曲柄长度、连杆长度、活塞质量、连杆质量，所述分析模式包括怠速分析和加速分析；(2)求解：读取发动机基本参数和发动机测试缸压，结合惯性力计算模型、惯性力矩计算模型和气体力矩计算模型，计算出时域激励；判断分析模式，若为怠速分析，则通过快速傅立叶变换将时域激励转化为频域激励，并给出发动机各个阶次激励结果；若为加速分析，首先通过快速傅立叶变换将加速过程各转速的时域激励转为频域激励，得到加速过程的各个阶次激励结果，通过阶次分析得到产生加速风险的问题阶次，然后输出该阶次下对应的加速频域激励；(3)显示输出：以图形化的形式显示所述计算模块所计算出的各类激励结果，包括时域激励、频域激励和加速激励阶次分析；(4)结果输出：以表格的形式将发动机的频域激励输出显示，包括激励的幅值和相位。所述惯性力计算模型为：∑Fι2＝-Mrecλrω2[cos2θ+cos2(θ+180°)+cos2(θ+180°)+cos2θ]＝-4Mrecλrω2cos2θ；其中，Ft2为二级往复惯性力，Mrec表示活塞质量与1/3连杆质量之和，λ表示曲柄长度的一半与连杆长度比值，ω表示发动机转速，θ为当前时刻曲轴转动角度，r表示曲柄长度的一半。所述惯性力矩计算模型为：∑Ti＝2Mrecr2ω2sin2θ；其中，Ti表示发动机惯性力矩，Mrec表示活塞质量与1/3连杆质量之和，r表示曲柄长度的一半，ω表示发动机转速，θ为当前时刻曲轴转动角度。所述气体力矩计算模型为： T g = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统，其特征在于，包括：求解设置模块，用于用户设置发动机参数和分析模式，该发动机参数包括发动机基本参数和发动机测试缸压；计算模块，包括对发动机激励的时域计算和频域计算；所述时域计算是基于所述发动机基本参数和发动机测试缸压，并结合惯性力计算模型、惯性力矩计算模型和气体力矩计算模型计算出时域激励，即时域上的惯性力、惯性力矩和气体力矩激励；所述频域计算是结合时域分析结果和分析模式，通过快速傅立叶变换将时域激励转化为频域激励，然后提取相关阶次频率对应的激励幅值；显示模块，以图形化的形式显示所述计算模块所计算出的各类激励结果，包括时域激励、频域激励和加速激励阶次分析；结果输出模块，以表格的形式将发动机的频域激励输出显示，包括激励的幅值和相位。

【技术特征摘要】
1.一种整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统，其特征在于，包括：求解设置模块，用于用户设置发动机参数和分析模式，该发动机参数包括发动机基本参数和发动机测试缸压；计算模块，包括对发动机激励的时域计算和频域计算；所述时域计算是基于所述发动机基本参数和发动机测试缸压，并结合惯性力计算模型、惯性力矩计算模型和气体力矩计算模型计算出时域激励，即时域上的惯性力、惯性力矩和气体力矩激励；所述频域计算是结合时域分析结果和分析模式，通过快速傅立叶变换将时域激励转化为频域激励，然后提取相关阶次频率对应的激励幅值；显示模块，以图形化的形式显示所述计算模块所计算出的各类激励结果，包括时域激励、频域激励和加速激励阶次分析；结果输出模块，以表格的形式将发动机的频域激励输出显示，包括激励的幅值和相位。2.根据权利要求1所述的整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统，其特征在于：所述惯性力计算模型为：∑Fι2＝-Mrecλrω2[cos2θ+cos2(θ+180°)+cos2(θ+180°)+cos2θ]＝-4Mrecλrω2cos2θ；其中，Ft2为二级往复惯性力，Mrec表示活塞质量与1/3连杆质量之和，λ表示曲柄长度的一半与连杆长度比值，ω表示发动机转速，θ为当前时刻曲轴转动角度，r表示曲柄长度的一半。3.根据权利要求1所述的整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统，其特征在于：所述惯性力矩计算模型为：∑Ti＝2Mrecr2ω2sin2θ；其中，Ti表示发动机惯性力矩，Mrec表示活塞质量与1/3连杆质量之和，r表示曲柄长度的一半，ω表示发动机转速，θ为当前时刻曲轴转动角度。4.根据权利要求1所述的整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统，其特征在于：所述气体力矩计算模型为： T g = F g r ( s i n θ + c o s θ λ s i n θ 1 - λ 2 sin 2 θ ) ; ]]> F g = P g πD 2 4 ; ]]>其中，Tg表示发动机气体力矩，Fg表示气体对活塞的压力，r表示曲柄长度的一半，θ为当前时刻曲轴转动角度，λ表示曲柄长度的一半与连杆长度比值，Pg表示发动机测试缸压，D表示活塞直径。5.根据权利要求1至4任一所述的整车怠速、加速仿真发动机激励求解系统，其特征在于：所述求解设置模块、显示模块和结果输出模块均具有用户界面。6.一种整车怠速、加速仿真发动机激...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭磊，许春铁，王卓，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50