CN115046770A - 一种动力传动系统的扭振激励载荷提取方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力传动系统的扭振激励载荷提取方法及系统，在整车实际运行工况下对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号，对其进行转速波动数据处理，得到发动机输出的角加速度波动滤波信号，再根据整车发动机运转部件的结构，测量运转部件的转动惯量总值，通过角加速度波动滤波信号与转动惯量总值的向量运算，提取扭振激励载荷。提取过程方法简单，简化了激励载荷提取过程，提高激励载荷提取的效率，可将计算提取的扭振激励载荷加载到集中参数扭振强迫响应仿真分析模型中，经对比分析发动机飞轮端、后桥输入端扭振阶次切片的仿真和测试结果，扭振仿真结果精度高，满足扭振集中参数仿真分析的精度要求。

Description

一种动力传动系统的扭振激励载荷提取方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆传动系统振动测试控制领域，尤其涉及一种动力传动系统的扭振激励载荷提取方法及系统。

背景技术

车辆动力传动系统扭振主要通过传动轴中间支撑、后桥、后悬架结构传递到车内，引起如座椅、方向盘共振，车内轰鸣，齿轮啸叫、敲击等振动、噪声问题。一般的动力传动系统，其扭振频率主要分布在100Hz以内的低频区域，对该频段的动力传动系统扭振问题，常用集中参数法进行仿真分析研究，通过建立扭振集中参数仿真分析模型，进行扭振模态、扭振强迫响应、扭振灵敏度等仿真分析，进而发现潜在的扭振风险，解决扭振问题。

进行动力传动系统扭振强迫响应及扭振灵敏度仿真分析时，难点在于动力传动系统扭振激励载荷的提取。通常将发动机的输出扭矩作为动力传动系统的扭振激励载荷，建立发动机输出扭矩激励模型，其中发动机各缸气体压力扭矩的计算需发动机各缸缸内气体压力测试值作为输入，常用的发动机各缸缸内压力测试是发动机台架各缸缸内压力测试，而基于发动机台架状态测试的各缸缸内压力并不能反应车辆实际运行工作况下的发动机各缸缸内压力情况，即给发动机输出气体扭矩计算造成误差。同时，仅考虑发动机输出扭矩激励载荷作为动力传动系统的扭振激励，忽视了动力传动系统不等速万向节的附加扭矩激励给动力传动系统扭振的影响；以及传动系统间隙，整车负载变化等对动力传动系统扭振的影响。

准确提取动力传动系统扭振激励载荷，对于提高扭振仿真分析结果精度具有重要的意义，可为动力传动系统扭振问题的解决提供优化指引，而在目前所采用通过发动机缸内压力台架测试、编程计算提取发动机输出扭矩激励载荷作为动力传动系统扭振激励载荷的方法中，涉及复杂的发动机输出扭矩激励模型编程计算，并且所提取扭振激励无法涵盖对动力传动系统扭振产生影响的各种因素，具有局限性，使得给发动机输出气体扭矩计算造成误差，影响传动系统扭振仿真分析结果精度。

发明内容

本发明提供了一种动力传动系统的扭振激励载荷提取方法及系统，综合考虑了动力传动系统扭振产生影响的各种因素影响，简化了激励载荷提取过程，提高提取效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种动力传动系统的扭振激励载荷提取方法，包括：

在整车实际运行工况下对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号；

对所述扭振信号进行转速波动数据处理，得到发动机输出的角加速度波动滤波信号；

根据整车发动机运转部件的结构，测量发动机运转部件的转动惯量总值，所述发动机运转部件包括带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体；

通过所述发动机输出的角加速度波动滤波信号与所述发动机运转部件转动惯量总值的向量运算，获得所述动力传动系统的扭振激励载荷。

实施本发明实施例，通过在实际运行工况下做扭振测试，综合了如发动机输出扭矩激励、传动轴不等速万向节附加扭矩激励、传动系统间隙、整车负载波动变化等各种对动力传动系统扭振产生影响的实际因素，以此计算出发动机运转部件转动惯量总值，再根据角加速度波动滤波信号与发动机运转部件转动惯量总值的向量运算，获得动力传动系统的扭振激励载荷。在整个扭振激励载荷提取过程中，仅涉及转速波动数据处理和向量运算，并不需要建立复杂发动机输出扭矩激励模型，方法简单，简化了激励提取过程，适用性强，可靠性强，还可适用于对电动车扭振问题分析。

作为优选方案，所述对所述扭振信号进行转速波动数据处理，得到发动机输出的角加速度波动滤波信号，具体为：

根据预设的转速转化函数，从所述扭振信号中提取发动机在一个脉冲时的转速信号；

将所述扭振信号减去所述转速信号，得到转速波动信号；

对所述转速波动信号进行微分，得到角加速度波动信号；

对所述角加速度波动信号进行高通滤波，获得所述发动机输出的角加速度波动滤波信号。

实施本发明实施例，为了准确地提取扭振，要求测量时准确地测量出转速的波动部分，通过将扭振信号减去转速信号的信号预处理过程，提取到了转速中的波动部分，得到波动转速随时间的变化曲线，再通过对微分后的角加速度波动信号进行高通滤波，滤掉因微分引起的低频成分的基线波动影响，准确地获得引起扭振问题的转速的波动部分信号。

作为优选方案，所述在整车实际运行工况下对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号，具体为：

根据预设的发动机转速范围和在实际运行工况下对应的变速器档位，对所述在整车实际运行工况进行扭振测试对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号；

其中，所述预设的发动机转速范围选取涵盖在实际运行工况下整车出现扭振问题的转速范围，并选取所述实际运行工况下对应的转速范围的变速器档位，进行所述扭振测试；

所述整车实际运行工况包括缓加速行驶工况下、急加速行驶工况下和减速行驶工况。

实施本发明实施例，采用在实际运行工况下进行扭振测试，综合考虑了整车实际扭振问题，同时在测试过程中，发动机转速范围涵盖了实际运行工况下整车出现扭振问题的转速范围，并选取相应的变速器档位，取得最接近真实情况下，最可靠的扭振信号，以此作为后续数据信号的处理基础，从源头上减少提取激励载荷的误差。

作为优选方案，所述获得发动机输出的扭振信号，具体为：

在发动机飞轮壳体上设置电磁扭振传感器，通过所述电磁扭振传感器采集所述发动机飞轮端扭振电信号，将所述发动机飞轮端扭振电信号进行模数转换，获得发动机输出的扭振信号；

其中，所述电磁扭振传感器的前端端面中心点正对发动机飞轮轮齿齿面，所述端面中心点与被测齿面的距离为1-2mm。

实施本发明实施例，发动机飞轮端选取电磁扭振传感器进行测试，电磁扭振传感器的线性工作范围大、灵敏度高。电磁扭振传感器的前端端面中心点正对发动机飞轮轮齿齿面，控制两者距离在1-2mm，此位置是传感器线性工作段内的最佳安装位置，通过该非接触式测量扭振变化，所获取扭振信号精度高，保证扭振测试精度，获取到精确的扭振信号。

作为优选方案，所述在整车实际运行工况下对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号，具体为：

通过搭载发动机多体动力学简易多刚体模型，在整车实际运行工况下输入相应曲柄连杆机构几何参数、惯性参数，在所述多体动力学简易多刚体模型中加载台架测试各缸缸内压力测试数据，通过仿真计算提取发动机曲轴输出的扭振信号。

实施本发明实施例，通过发动机多体动力学简易多刚体仿真建模，适应性更强，效率更高，对包含不同发动机、不同变速器等的不同动力传动系统及不同车型(电动车、燃油车)均可适用。

作为优选方案，所述根据整车发动机运转部件的结构，测量发动机运转部件的转动惯量总值，所述发动机运转部件包括带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体，具体为：

测量计算带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体的转动惯量数值，并将所述发动机运转部件的转动惯量数值累加后，获得所述发动机运转部件的转动惯量总值；

其中，所述活塞连杆组转动惯量数值通过等效能量法测量计算，其余运转部件转动惯量数值通过数模直接测量。

实施本发明实施例，根据不同发动机运转部件用其相适应的方法进行计算，准确获得发动机运转部件转动惯量值，综合考虑了各种运转部件转动惯量对动力传动系统扭振产生影响的因素，提高通过本方法所提取的扭振激励载荷的准确性和可靠性。

作为优选方案，所述通过所述发动机输出的角加速度波动滤波信号与所述发动机运转部件转动惯量总值的向量运算，获得所述动力传动系统的扭振激励载荷，具体为：

根据以下公式，计算获得所述动力传动系统扭振激励载荷T_t：

其中，J_e为所述发动机运转部件转动惯量总值，

为所述发动机输出的角加速度波动滤波信号。

实施本发明实施例，通过发动机运转部件转动惯量总值与发动机输出的角加速度波动滤波信号的点积来提取扭振激励载荷，运算简单。

为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种动力传动系统的扭振激励载荷提取系统，包括：扭振信号获取模块、扭振信号数据处理模块、运转部件转动惯量测量模块和扭振激励载荷提取模块；

其中，所述扭振信号获取模块用于在整车实际运行工况下对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号；

所述扭振信号数据处理模块用于对所述扭振信号进行转速波动数据处理，得到发动机输出的角加速度波动滤波信号；

所述运转部件转动惯量测量模块用于根据整车发动机运转部件的结构，测量发动机运转部件的转动惯量总值，所述发动机运转部件包括带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体；

所述扭振激励载荷提取模块用于通过所述发动机输出的角加速度波动滤波信号与所述发动机运转部件转动惯量总值的向量运算，获得所述动力传动系统的扭振激励载荷。

作为优选方案，所述扭振信号获取模块包括：传感器设置单元和实际工况扭振测试单元；

其中，所述传感器设置单元用于在发动机飞轮壳体上设置电磁扭振传感器，通过所述电磁扭振传感器采集所述发动机飞轮端扭振电信号，将所述发动机飞轮端扭振电信号进行模数转换，获得发动机输出的扭振信号；所述实际工况扭振测试单元用于根据预设的发动机转速范围和在实际运行工况下对应的变速器档位，对所述在整车实际运行工况进行扭振测试对发动机飞轮端进行扭振测试，获到发动机输出的扭振信号；

所述扭振信号数据处理模块包括：转速提取单元、转速波动计算单元、微分计算单元和滤波单元；

其中，所述转速提取单元用于根据预设的转速转化函数，从所述扭振信号中提取发动机在一个脉冲时的转速信号；所述转速波动计算单元用于将所述扭振信号减去所述转速信号，得到转速波动信号；所述微分计算单元用于对所述转速波动信号进行微分，得到角加速度波动信号；所述滤波单元用于对所述角加速度波动信号进行高通滤波，获得所述发动机输出的角加速度波动滤波信号。

作为优选方案，所述运转部件转动惯量测量模块，具体为：

测量计算带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体的转动惯量数值，并将所述发动机运转部件的转动惯量数值累加后，获得所述发动机运转部件的转动惯量总值；其中，所述活塞连杆组转动惯量数值通过等效能量法测量计算，其余运转部件转动惯量数值通过数模直接测量。

所述扭振激励载荷提取模块，具体为：

根据以下公式，计算获得所述动力传动系统扭振激励载荷T_t：

其中，J_e为所述发动机运转部件转动惯量总值，

为所述发动机输出的角加速度波动滤波信号。

附图说明

图1：为本发明提供的一种动力传动系统扭振激励载荷提取方法的扭振激励载荷提取流程示意图；

图2：为本发明提供的一种动力传动系统扭振激励载荷提取方法的扭振激励载荷仿真验证流程示意图；

图3：为本发明提供的一种动力传动系统扭振激励载荷提取方法及系统的扭振激励载荷图；

图4：为本发明提供的一种动力传动系统扭振激励载荷提取方法的发动机飞轮端、后桥输入端的转速波动时域曲线图；

图5：为本发明提供的一种动力传动系统扭振激励载荷提取方法的发动机飞轮端转速波动扭振发动机点火阶次切片仿真试验对比图；

图6：为本发明提供的一种动力传动系统扭振激励载荷提取方法的后桥输入端转速波动扭振发动机点火阶次切片仿真试验对比图；

图7：为本发明提供的一种动力传动系统扭振激励载荷提取系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参照图1，图1为本发明提供的动力传动系统的扭振激励载荷提取方法的一种实施例的流程示意图，包括步骤101至步骤104，为进一步验证的所提取扭振激励载荷的准确性，参照图2，对所提取的扭振激励载荷进行仿真加载验证，图2为本发明提供的一种动力传动系统扭振激励载荷提取方法及系统的扭振激励载荷仿真验证流程示意图，包括步骤201至步骤204，各步骤具体如下：

步骤101：在整车实际运行工况下对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号。

在本实施例中，在发动机飞轮壳体上设置电磁扭振传感器，通过电磁扭振传感器采集发动机飞轮端扭振电信号，将所述发动机飞轮端扭振电信号进行模数转换，获得发动机输出的扭振信号，所述电磁扭振传感器的前端端面中心点正对发动机飞轮轮齿齿面，端面中心点与被测齿面的距离为1-2mm。

根据预设的发动机转速范围和在实际运行工况下对应的变速器档位，对所述在整车实际运行工况进行扭振测试对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号；整车扭振测试工况综合实车扭振问题选取，整车实际运行工况包括缓加速行驶工况、急加速行驶工况和减速行驶工况。

其中，预设的发动机转速范围选取涵盖在实际运行工况下整车出现扭振问题的转速范围，并选取实际运行工况下对应的转速范围的变速器档位，进行所述扭振测试；在本实施例中的扭振测试，发动机转速范围需覆盖实车出现扭振问题的转速范围，并选取相应的变速器档位，为保证扭振测试结果有效，根据实际动力传动系统获取的扭振频段进行相应的调整扭振测试的每转脉冲数，在扭振频率在100HZ以内的频率范围内，每转脉冲数应不少于60个。

作为本实施的一种举例，也可以通过通过搭载发动机多体动力学简易多刚体模型，在整车实际运行工况下输入相应曲柄连杆机构几何参数和惯性参数，在所述多体动力学简易多刚体模型中加载台架测试各缸缸内压力测试数据，通过仿真计算提取发动机曲轴输出的扭振信号。

步骤102：对扭振信号进行转速波动数据处理，得到发动机输出的角加速度波动滤波信号。

在本实施例中，扭振信号的转速波动数据处理有如下步骤：

步骤S1:根据预设的转速转化函数(TACHO_MOMENTS_TO_RPM函数)，从所述扭振信号中提取发动机在一个脉冲时的转速信号；

步骤S2:将所述扭振信号减去所述转速信号，得到转速波动信号；

步骤S3:对所述转速波动信号进行微分，得到角加速度波动信号；

步骤S4:对所述角加速度波动信号进行高通滤波，获得所述发动机输出的角加速度波动滤波信号。

步骤103：根据整车发动机运转部件的结构，测量发动机运转部件的转动惯量总值，所述发动机运转部件包括带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体。

在本实施例中，测量计算带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体的转动惯量数值，所述活塞连杆组转动惯量数值通过等效能量法测量计算，其余运转部件转动惯量数值通过数模直接测量，并将发动机运转部件的转动惯量数值累加后，获得发动机运转部件的转动惯量总值。

其中计算活塞连杆组转动惯量数值所采用的等效能量法具体为：

设连杆质量为m₁，活塞质量为m₂，连杆长度为L，曲柄半径为r，连杆质心至连杆小头中心点的长度为L_a，曲轴转速为ω，则曲柄连杆机构转动惯量可用下式计算：

其中，m_a、m_b分别为活塞连杆机构等效到连杆小头、大头的质量，可用下式计算：

由计算公式可知，曲柄连杆机构转动惯量和曲轴转角有关，其等效转动惯量可取一个工作循环内各时刻瞬时转动惯量的平均值，即：

在本实施例中，4缸发动机后驱动力传动系统的发动机运转部件的转动惯量总值通过测量计算为0.14kg/m²。

步骤104：通过所述发动机输出的角加速度波动滤波信号与所述发动机运转部件转动惯量总值的向量运算，获得所述动力传动系统的扭振激励载荷。

在本实施例中，步骤104具体为：

根据以下公式，计算获得所述动力传动系统扭振激励载荷T_t：

其中，J_e为所述发动机运转部件转动惯量总值，

为所述发动机输出的角加速度波动滤波信号。

在本实施例中，提取到的动力传动系统扭振激励载荷的部分时间节点数据如表1所示，其全部数据的变化趋势如图3所示，图3为本发明提供的一种动力传动系统扭振激励载荷提取方法及系统提取的扭振激励载荷图。通过本发明的方法提取的动力传动系统扭振激励载荷剔除了发动机扭矩中的常量部分，只是提取波动的扭矩部分，故所提取的载荷产生波动变化。

表1动力传动系统扭振激励载荷的部分时间节点数据

步骤201：在整车实际运行工况下对后桥输入端进行扭振测试，获得后桥输入端扭振信号。

后桥输入端扭振测试中发动机转速范围选取和实际运行工况与说明书实施例一中的步骤101相对应。

后桥输入端用激光扭振传感器进行扭振测试，测试时将反光码带或码盘贴于被测表面，激光应垂直与被测表面，传感器距离被测表面距离2-5mm为宜，测试中设计工装以固定激光发射接受装置。

步骤202：将所提取的动力传动系统扭振激励载荷加载到动力传动系统扭振集中参数仿真分析模型中，进行扭振强迫响应仿真分析，计算发动机飞轮端、后桥输入端转速波动，并进行傅里叶变换及阶次提取，获得仿真实验的发动机飞轮端、后桥输入端的转速波动发动机点火阶次切片成分。

在本实施例中，将提取所得动力传动系统扭振激励载荷加载到动力传动系统扭振集中参数仿真分析模型中，进行扭振强迫响应仿真分析。为保证仿真分析的准确性，集中参数建模考虑动力传动系统和后悬架系统之间的耦合作用(通过后驱动桥耦合)。

步骤203：对所述发动机输出的扭振信号、后桥输入端扭振信号进行转速波动数据处理，得到发动机飞轮端、后桥输入端转速波动信号，对所述转速波动信号进行傅里叶变换和阶次切片，获得测试实验的发动机飞轮端、后桥输入端的转速波动随发动机转速的点火阶次成分。

在本实施例中，经扭振测试发动机飞轮端、后桥输入端获得扭振信号，再经过转速波动数据处理的步骤S1-S2后，获得发动机飞轮端、后桥输入端的转速波动信号，发动机飞轮端、后桥输入端的转速波动时域曲线图如图4所示，发动机飞轮端，在0-9s时间段及16s以上时间段，较9-16s时间段，转速波动更明显；后桥输入端，在0-11s时间段及15s以上时间段，较11-15s时间段，转速波动更明显。

步骤204：将所述仿真实验的发动机飞轮端转速波动发动机点火阶次切片成分与所述测试实验的发动机飞轮端转速波动随发动机转速的点火阶次成分进行对比；将所述仿真实验的后桥输入端处转速波动发动机点火阶次切片成分与所述测试实验的后桥输入端转速波动随发动机转速的点火阶次成分进行对比。

在本实施例中，分别对仿真实验、测试实验所得动力传动系统发动机飞轮端、后桥输入端转速波动时域结果进行频域转换和二阶阶次切片，发动机飞轮端转速波动扭振发动机点火阶次切片仿真试验对比，如图5所示，仿真实验和测试实验所得数据基本是一致，曲线的变化趋势一致，峰值、谷值对应转速一致，二者差异较小，其包络线小于5％，由此说明所提取的扭振激励载荷与实际的扭振激励载荷差距较小，可以将提取的扭振激励载荷用于之后的扭振集中参数强迫响应仿真分析中。发动机后桥输入端转速波动扭振发动机点火阶次切片仿真试验对比，如图6所示，由图可见两条曲线的变化趋势一致，峰值、谷值对应转速一致，同时二者差异小，其包络线小于10％，所提取的动力传动系统扭振激励载荷满足扭振集中参数仿真分析的精度要求。

经动力传动系统扭振测试、仿真分析对比分析进一步确定了通过本方法提取动力传动系统扭振激励载荷并进行扭振集中参数强迫响应仿真分析的精确性和可行性，还可用本方法提取的动力传动系统扭振激励载荷，进行扭振强迫响应仿真分析，进行扭振模态等仿真分析，进一步发现潜在的扭振风险，解决扭振问题。扭振仿真结果精度高，还可进一步通过扭振参数灵敏度仿真分析，为动力传动系统扭振问题的解决提供优化指引，寻求扭振问题更高效、成本更低。

实施例二

相应地，参见图7，图7是本发明提供的动力传动系统的扭振激励载荷提取系统的实施例二的结构示意图。如图7所示，所述扭振激励载荷提取系统包括：扭振信号获取模块701、扭振信号数据处理模块702、运转部件转动惯量测量模块703和扭振激励载荷提取模块704，各设备单元具体如下：

其中，所述扭振信号获取模块701用于在整车实际运行工况下对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号；

所述扭振信号获取模块包括：传感器设置单元7011和实际工况扭振测试单元7012；

其中，所述传感器设置单元7011用于在发动机飞轮壳体上设置电磁扭振传感器，通过所述电磁扭振传感器采集所述发动机飞轮端扭振电信号，将所述发动机飞轮端扭振电信号进行模数转换，获得发动机输出的扭振信号；所述实际工况扭振测试单元7012用于根据预设的发动机转速范围和在实际运行工况下对应的变速器档位，对所述在整车实际运行工况进行扭振测试对发动机飞轮端进行扭振测试，获到发动机输出的扭振信号；

在本实施例中，传感器设置单元7011，包括电磁扭振传感器、激光扭振传感器、激光传感器码盘、码带和数据采集装置。其中，电磁扭振传感器用于测试发动机输出的扭振信号，激光扭振传感器用于测试后桥输入端扭振信号，激光传感器码盘、码带与激光扭振传感器配合使用，数据采集装置用于采集、记录传感器所产生的电信号，并完成电信号对物理信号的转变。

在本实施例中，实际工况扭振测试单元7012包括数据采集装置，用于根据预设的发动机转速范围和在实际运行工况下对应的变速器档位，对所述在整车实际运行工况进行扭振测试，采集相关数据。

所述扭振信号数据处理模块702用于对所述扭振信号进行转速波动数据处理，得到发动机输出的角加速度波动滤波信号；

所述扭振信号数据处理模块包括：转速提取单元7021、转速波动计算单元7022、微分计算单元7023、滤波单元7024；

转速提取单元7021用于根据预设的转速转化函数(TACHO_MOMENTS_TO_RPM函数)，从扭振信号中提取发动机在一个脉冲时的转速信号；转速波动计算单元7022用于将扭振信号减去转速信号，得到转速波动信号；微分计算单元7023用于对转速波动信号进行微分，得到角加速度波动信号；滤波单元7024用于对所述角加速度波动信号进行高通滤波，得到发动机输出的角加速度波动滤波信号。

在本实施例中，扭振信号数据处理模块702包括数据分析装置，用于对扭振信号进行转速波动数据处理。

运转部件转动惯量测量模块703用于根据整车发动机运转部件的结构，测量发动机运转部件的转动惯量总值，所述发动机运转部件包括带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体。

在本实施例中，根据整车发动机运转部件的结构，测量计算带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体的转动惯量数值测量，并将发动机运转部件的转动惯量数值累加后，获得所述发动机运转部件的转动惯量总值；其中，所述活塞连杆组转动惯量数值通过等效能量法测量计算，其余运转部件转动惯量数值通过数模直接测量。

在本实施例中，运转部件转动惯量测量模块703包括数据分析装置，用于测量计算发动机运转部件的转动惯量总值。

扭振激励载荷提取模块704用于通过发动机输出的角加速度波动滤波信号与发动机运转部件转动惯量总值的向量运算，获得动力传动系统的扭振激励载荷，具体根据以下公式，计算获得动力传动系统扭振激励载荷T_t：

其中，J_e为发动机运转部件转动惯量总值，

为发动机输出的角加速度波动滤波信号。

在本实施例中，扭振激励载荷提取模块704，包括数据分析装置，计算提取动力传动系统扭振激励载荷。

本扭振激励载荷提取系统更详细的工作原理与流程可以但不限于参见上文所记载的内容。

通过在实际运行工况下做扭振测试，综合了如发动机输出扭矩激励、传动轴不等速万向节附加扭矩激励、传动系统间隙、整车负载波动变化等各种对动力传动系统扭振产生影响的实际因素，以此计算出发动机运转部件转动惯量总值，再根据角加速度波动滤波信号与发动机运转部件转动惯量总值的向量运算，获得动力传动系统的扭振激励载荷。在整个扭振激励载荷提取过程中，仅涉及转速波动数据处理和向量运算，并不需要建立复杂发动机输出扭矩激励模型，方法简单，简化了激励提取过程，适用性强，可靠性强，还可适用于对电动车扭振问题分析。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力传动系统的扭振激励载荷提取方法，其特征在于，所述提取方法包括：

在整车实际运行工况下对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号；

对所述扭振信号进行转速波动数据处理，得到发动机输出的角加速度波动滤波信号；

根据整车发动机运转部件的结构，测量发动机运转部件的转动惯量总值，所述发动机运转部件包括带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体；

通过所述发动机输出的角加速度波动滤波信号与所述发动机运转部件转动惯量总值的向量运算，获得所述动力传动系统的扭振激励载荷。

2.如权利要求1所述的动力传动系统的扭振激励载荷提取方法，其特征在于，所述对所述扭振信号进行转速波动数据处理，得到发动机输出的角加速度波动滤波信号，具体为：

根据预设的转速转化函数，从所述扭振信号中提取发动机在一个脉冲时的转速信号；

将所述扭振信号减去所述转速信号，得到转速波动信号；

对所述转速波动信号进行微分，得到角加速度波动信号；

对所述角加速度波动信号进行高通滤波，获得所述发动机输出的角加速度波动滤波信号。

3.如权利要求1所述的动力传动系统的扭振激励载荷提取方法，其特征在于，所述在整车实际运行工况下对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号，具体为：

根据预设的发动机转速范围和在实际运行工况下对应的变速器档位，对所述在整车实际运行工况进行扭振测试对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号；

其中，所述预设的发动机转速范围选取涵盖在实际运行工况下整车出现扭振问题的转速范围，并选取所述实际运行工况下对应的转速范围的变速器档位，进行所述扭振测试；

所述整车实际运行工况包括缓加速行驶工况、急加速行驶工况和减速行驶工况。

4.如权利要求3所述的动力传动系统的扭振激励载荷提取方法，其特征在于，所述获得发动机输出的扭振信号，具体为：

在发动机飞轮壳体上设置电磁扭振传感器，通过所述电磁扭振传感器采集所述发动机飞轮端扭振电信号，将所述发动机飞轮端扭振电信号进行模数转换，获得发动机输出的扭振信号；

其中，所述电磁扭振传感器的前端端面中心点正对发动机飞轮轮齿齿面，所述端面中心点与被测齿面的距离为1-2mm。

5.如权利要求1所述的动力传动系统的扭振激励载荷提取方法，其特征在于，所述在整车实际运行工况下对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号，具体为：

通过搭载发动机多体动力学简易多刚体模型，在整车实际运行工况下输入相应曲柄连杆机构几何参数和惯性参数，在所述多体动力学简易多刚体模型中加载台架测试各缸缸内压力测试数据，通过仿真计算提取发动机曲轴输出的扭振信号。

6.如权利要求1所述的动力传动系统的扭振激励载荷提取方法，其特征在于，所述根据整车发动机运转部件的结构，测量发动机运转部件的转动惯量总值，所述发动机运转部件包括带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体，具体为：

测量计算带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体的转动惯量数值，并将所述发动机运转部件的转动惯量数值累加后，获得所述发动机运转部件的转动惯量总值；

其中，所述活塞连杆组转动惯量数值通过等效能量法测量计算，其余运转部件转动惯量数值通过数模直接测量。

7.如权利要求1所述的动力传动系统的扭振激励载荷提取方法，其特征在于，所述通过所述发动机输出的角加速度波动滤波信号与所述发动机运转部件转动惯量总值的向量运算，获得所述动力传动系统的扭振激励载荷，具体为：

根据以下公式，计算获得所述动力传动系统扭振激励载荷T_t：

其中，J_e为所述发动机运转部件转动惯量总值，

为所述发动机输出的角加速度波动滤波信号。

8.一种动力传动系统的扭振激励载荷提取系统，其特征在于，包括：扭振信号获取模块、扭振信号数据处理模块、运转部件转动惯量测量模块和扭振激励载荷提取模块；

其中，所述扭振信号获取模块用于在整车实际运行工况下对发动机飞轮端进行扭振测试，获得发动机输出的扭振信号；

所述扭振信号数据处理模块用于对所述扭振信号进行转速波动数据处理，得到发动机输出的角加速度波动滤波信号；

所述运转部件转动惯量测量模块用于根据整车发动机运转部件的结构，测量发动机运转部件的转动惯量总值，所述发动机运转部件包括带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体；

所述扭振激励载荷提取模块用于通过所述发动机输出的角加速度波动滤波信号与所述发动机运转部件转动惯量总值的向量运算，获得所述动力传动系统的扭振激励载荷。

9.根据权利要求8所述的动力传动系统的扭振激励载荷提取系统，其特征在于，所述扭振信号获取模块包括：传感器设置单元和实际工况扭振测试单元；

其中，所述传感器设置单元用于在发动机飞轮壳体上设置电磁扭振传感器，通过所述电磁扭振传感器采集所述发动机飞轮端扭振电信号，将所述发动机飞轮端扭振电信号进行模数转换，获得发动机输出的扭振信号；所述实际工况扭振测试单元用于根据预设的发动机转速范围和在实际运行工况下对应的变速器档位，对所述在整车实际运行工况进行扭振测试对发动机飞轮端进行扭振测试，获到发动机输出的扭振信号；

所述扭振信号数据处理模块包括：转速提取单元、转速波动计算单元、微分计算单元和滤波单元；

其中，所述转速提取单元用于根据预设的转速转化函数，从所述扭振信号中提取发动机在一个脉冲时的转速信号；所述转速波动计算单元用于将所述扭振信号减去所述转速信号，得到转速波动信号；所述微分计算单元用于对所述转速波动信号进行微分，得到角加速度波动信号；所述滤波单元用于对所述角加速度波动信号进行高通滤波，获得所述发动机输出的角加速度波动滤波信号。

10.如权利要求8所述的动力传动系统的扭振激励载荷提取系统，其特征在于，所述运转部件转动惯量测量模块，具体为：

测量计算带轮、定时链轮、曲轴、活塞连杆组、飞轮和离合器壳体的转动惯量数值，并将所述发动机运转部件的转动惯量数值累加后，获得所述发动机运转部件的转动惯量总值；其中，所述活塞连杆组转动惯量数值通过等效能量法测量计算，其余运转部件转动惯量数值通过数模直接测量。

所述扭振激励载荷提取模块，具体为：

根据以下公式，计算获得所述动力传动系统扭振激励载荷T_t：

其中，J_e为所述发动机运转部件转动惯量总值，

为所述发动机输出的角加速度波动滤波信号。

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