[發明專利]一種基于統一數學模型的發動機振動激勵特性分析方法

有效

• 申請號: 201310046674.0
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103150468A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 郭榮;劉仕偉;房懷慶;章桐
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種發動機特性計算方法，尤其是涉及一種基于統一數學模型的發動機振動激勵特性分析方法。

背景技術

在現代轎車研發中，為滿足不同消費者的需要，同一車型經常需要配置多款不同發動機，而從企業角度，為節省成本，會采用大量的通用部件。在開發前期，經常需要在數字樣機階段預測裝配不同發動機的汽車性能，例如，發動機懸置系統隔振性能分析，以確定可以沿用的部件和需要重新開發的部件。但是，不同缸數不同布置類型的發動機的振動激勵特性(例如：振動階次、方向和幅值)差別較大，在虛擬樣機分析階段時需要采用不同的發動機振動激勵模型。如圖1所示，以直列三缸發動機(圖(1a))、水平四缸四曲柄發動機(圖(1b))、V90°六缸三曲柄發動機(圖(1c))為例，三者布置形式有所不同：

1)發動機氣缸數，三者分別為3、4、6缸；

2)相鄰氣缸中心線的夾角，直列發動機為0°，水平對置發動機為180°，V型發動機為90°；

3)不同的曲柄布置形式，圖中的直列發動機相鄰兩曲柄夾角為120°，水平對置發動機相鄰兩曲柄夾角為180°和0°，V型發動機中相鄰兩曲柄夾角為120°，但與前兩者不同的是一個曲柄上套有兩個連桿。

從傳統的建模分析方法來看，三者的振動激勵特性分析由于布置形式特征的不同要應用三種不同的模型，如果要繼續對其他類型發動機進行振動激勵特性分析，則要建立更多的模型，對于性能預測和方案比較的計算分析比較繁瑣，工作量大。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種提高汽車開發前期的效率、加快研發速度、節省成本的基于統一數學模型的發動機振動激勵特性分析方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于統一數學模型的發動機振動激勵特性分析方法，包括以下步驟：

1)獲取發動機特征參數和發動機基本參數；

2)根據參數判斷該發動機的類型；

3)根據發動機類型建立與該類型相對應的數學模型；

4)根據所建立的數學模型計算該發動機的振動激勵參數，包括各方向的質量力和質量扭矩，根據振動激勵參數獲得該發動機的振動激勵特性。

所述的發動機特征參數包括發動機氣缸數n、相鄰氣缸中心線夾角γ和氣缸的曲柄夾角。

所述的發動機基本參數包括慣性質量m_s、曲柄半徑r、曲柄旋轉角速度ω和連桿長度l，其中慣性質量m_s包括活塞、活塞環、活塞銷以及1/4～1/3連桿的質量。

所述的發動機的類型包括直列發動機、V型發動機和水平對置發動機。

當發動機的類型為直列發動機時，發動機的數學模型為：

①z軸方向質量力模型如下：