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Simcenter在本田汽车启停系统设计中的应用

2020-03-01 22:56:27·  来源：数字化工业软件技术期刊  作者：刘文  
　
1、发动机启停系统的NVH问题发动机启停是在车辆行驶过程中临时停车（例如等红灯）的时候，自动熄火；当需要继续前进的时候，系统自动重启发动机的一套技术。汽车
1、 发动机启停系统的NVH问题 

发动机启停是在车辆行驶过程中临时停车（例如等红灯）的时候，自动熄火；当需要继续前进的时候，系统自动重启发动机的一套技术。汽车发动机启停系统（也称为怠速启停）进入普通百姓的生活差不多有十年了。第一套系统可以追溯到20世纪80年代初，大众Polo Formel E.于1983年发布（仅限欧洲）。怠速启停系统的好处是显而易见的。它不仅可以减少10%到15%的油耗，还可以相应减少排放。据IHS汽车公司（IHS Automotive）称，在欧洲（汽油价格最高的地区）行驶的汽车中，近70%的汽车都具备启停能力。但在包括美国在内的世界上其他城市化程度较低的地区，却只有7%的汽车配备了这项功能，而且很多车主在拥有这项功能时都会将其关闭。后来研究发现，导致启停系统未能完全流行起来的原因可能是重启发动机产生的振动及噪声。与人工启动发动机不同，怠速重启系统会在人毫无准备的情况下产生重启振动，而这种不确定性会给人带来额外的不适。
 
2、Simcenter技术的早期采用者 
在日本，专门从事混合动力和电气化动力系统的主机厂着力研究了与怠速重启相关的NVH问题的解决办法。本田研发有限公司希望成为这项技术的早期采用者，并寻求与西门子Simcenter的合作。事实上，20多年来，本田一直是Simcenter SCADAS数据采集硬件和Simcenter Testlab软件的忠实用户。在本田的动力总成NVH部门， Simcenter测试工具凭借其多用途的能力在众多竞争对手中胜出，例如它可以允许传递路径分析（TPA）、冲击测试、模态分析等多种测试。利用这种多功能性，本田能够显著优化其测试流程，降低试验测试设置的时间成本和人员成本。总的来说，得益于Simcenter工具，本田的测试过程变得更加集成，并沿用至今。
 
 
3、从测试到系统仿真 
通过使用Simcenter测试设备，本田积累了大量的内部知识，尤其是在NVH方面。公司基于这些知识组成不同的执行部门，每个部门都分解了各自的特定目标，这是解决车辆开发的特定属性和特定子系统问题的最有效方法。但随着混合动力汽车的出现以及伴随而来的更复杂的NVH问题，该公司决定重新审视这种部门化的方法。在本田开始开发混合动力汽车之前，他们已经建立了良好的流程和知识库。但是，他们想探索缩短开发周期的新方法。在奥德赛平台上遇到发动机重启的NVH问题后，本田决定引入实施其他Simcenter解决方案。Simcenter工程咨询帮助本田将其离散的知识经验整合到一个集成的解决方案方法中。为了在原型机出来之前尽快准确描述并解决问题，Simcenter的工程专家向本田介绍了Simcenter Amesim系统仿真软件。通过这个软件，可以进行基于模型的系统开发（MBD），本田成功地建立了完全集成的考虑燃烧、机械以及控制的发动机和车辆模型。
 
 
 
由于主观心理因素作用，怠速重启问题的技术分析相对比较复杂。正常的启动和怠速重启之间的区别是，在前一种情况下我们会预期产生振动。然而这种预期是难以客观或者说定量描述的，因此唯一有效的策略似乎只有在不影响发动机性能的情况下，将重启振动控制到最小。
 
4、细微的差别显著的变化 
传统上，动力总成振动预测会将气缸内测量的压力值作为发动机振动来源。但是，这些模型没有考虑发动机启动和点火参数，而这些参数对发动机重启振动恰恰有很大的贡献。现在，Simcenter工程专家和本田公司一起利用Simcenter Amesim软件，开发了一套新的发动机重启振动预测技术和评估方法。本田可以准确预测整个动力总成重启过程，从车辆控制信号开始，引起一定的缸内压力，进而产生动力传动系扭矩，特别是悬架和动力总成衬套的界面力，最终导致车身振动冲击。考虑到缸内压力的偏差，本田现在可以在车辆设计阶段确定发动机重启振动的零部件特性，以及怠速噪声和振动等其他噪声和振动现象。
 
 
 
5、长期的技术伙伴 
与Simcenter工程咨询团队的合作，使本田的开发周期得到了更好的控制。此外，在项目完成后，本田获得了全面的技术转让，使他们能够复制所有的技术和方法，用于发动机重启振动以外的其他目的。本田现在正在他们的部门中集成和使用基于模型的开发（MBD），这使得他们能够预测各种问题并预先采用解决方案。通过预先预测系统行为，大大减少之后的工作量，这使企业能够将精力和资源集中在其他优先事项上，如品牌形象和价值。本田认为：与Simcenter工程咨询部门的合作对于在新技术和方法的竞争中保持领先地位非常有价值。集成1D、3D CAE和测试是Simcenter工程技术的巨大优势，本田会继续保持与Simcenter的合作，加深对这种集成的解决方案的应用。 
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