专利名称：一种基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机特性计算方法，尤其是涉及一种基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法。
背景技术：
在现代轿车研发中，为满足不同消费者的需要，同一车型经常需要配置多款不同发动机，而从企业角度，为节 省成本，会采用大量的通用部件。在开发前期，经常需要在数字样机阶段预测装配不同发动机的汽车性能，例如，发动机悬置系统隔振性能分析，以确定可以沿用的部件和需要重新开发的部件。但是，不同缸数不同布置类型的发动机的振动激励特性(例如:振动阶次、方向和幅值)差别较大，在虚拟样机分析阶段时需要采用不同的发动机振动激励模型。如
图1所示，以直列三缸发动机(图(la))、水平四缸四曲柄发动机(图(lb))、V90°六缸三曲柄发动机(图(Ic))为例，三者布置形式有所不同:I)发动机气缸数，三者分别为3、4、6缸；2)相邻气缸中心线的夹角，直列发动机为0°，水平对置发动机为180°，V型发动机为90° ;3)不同的曲柄布置形式，图中的直列发动机相邻两曲柄夹角为120°，水平对置发动机相邻两曲柄夹角为180°和0° ^型发动机中相邻两曲柄夹角为120°，但与前两者不同的是一个曲柄上套有两个连杆。从传统的建模分析方法来看，三者的振动激励特性分析由于布置形式特征的不同要应用三种不同的模型，如果要继续对其他类型发动机进行振动激励特性分析，则要建立更多的模型，对于性能预测和方案比较的计算分析比较繁琐，工作量大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高汽车开发前期的效率、加快研发速度、节省成本的基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法，包括以下步骤:I)获取发动机特征参数和发动机基本参数；2)根据参数判断该发动机的类型；3)根据发动机类型建立与该类型相对应的数学模型；4)根据所建立的数学模型计算该发动机的振动激励参数，包括各方向的质量力和质量扭矩，根据振动激励参数获得该发动机的振动激励特性。所述的发动机特征参数包括发动机气缸数η、相邻气缸中心线夹角Y和气缸的曲柄夹角。所述的发动机基本参数包括惯性质量ms、曲柄半径r、曲柄旋转角速度ω和连杆长度1，其中惯性质量叫包括活塞、活塞环、活塞销以及1/4 1/3连杆的质量。所述的发动机的类型包括直列发动机、V型发动机和水平对置发动机。当发动机的类型为直列发动机时，发动机的数学模型为:①Z轴方向质量力模型如下:
权利要求
1.一种基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)获取发动机特征参数和发动机基本参数； 2)根据参数判断该发动机的类型； 3)根据发动机类型建立与该类型相对应的数学模型； 4)根据所建立的数学模型计算该发动机的振动激励参数，根据振动激励参数获得该发动机的振动激励特性。
2.根据权利要求1所述的一种基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法，其特征在于，所述的发动机特征参数包括发动机气缸数η、相邻气缸中心线夹角Y和气缸的曲柄夹角。
3.根据权利要求2所述的一种基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法，其特征在于，所述的发动机基本参数包括惯性质量ms、曲柄半径r、曲柄旋转角速度ω和连杆长度1，其中惯性质量ms包括活塞、活塞环、活塞销以及1/4 1/3连杆的质量。
4.根据权利要求3所述的一种基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法，其特征在于，所述的发动机的类型包括直列发动机、V型发动机和水平对置发动机。
5.根据权利要求4所述的一种基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法,其特征在于，当发动机的类型为直列发动机时，发动机的数学模型为: ①ζ轴方向质量力模型如下:
6.根据权利要求5所述的一种基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法,其特征在于，当发动机的类型为水平对置发动机或V型发动机时，发动机的数学模型为: ①ζ轴方向质量力模型如下:
7.根据权利要求6所述的一种基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法,其特征在于，当发动机的类型为直列发动机、V型发动机或水平对置发动机时，发动机绕χ轴方向的气体扭矩模型为:
全文摘要
本发明涉及一种基于统一数学模型的发动机振动激励特性分析方法，包括以下步骤1)获取发动机特征参数和发动机基本参数；2)根据参数判断该发动机的类型；3)根据发动机类型建立与该类型相对应的数学模型；4)根据所建立的数学模型计算该发动机的振动激励参数，根据振动激励参数获得该发动机的振动激励特性。与现有技术相比，本发明具有提高汽车开发前期的效率、加快研发速度、节省成本等优点。
文档编号G06F19/00GK103150468SQ20131004667
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者郭荣, 刘仕伟, 房怀庆, 章桐 申请人:同济大学