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汽車動力總成NVH分析建模

缸內(nèi)氣體壓力是動力系統(tǒng)的主要激勵源。氣缸內(nèi)高峰值氣體壓力所產(chǎn)生的較高激振力傳遞到發(fā)動機(jī)缸體，從而產(chǎn)生較高的噪聲水平。缸內(nèi)氣體壓力的變化會產(chǎn)生使聲音質(zhì)量變差的激勵，較高的壓力上升速率會引起缸體縫隙內(nèi)力的快速變化。為減小壓力上升速率，一般要犧牲燃油經(jīng)濟(jì)性和動力性以使汽車動力總成NVH性能保持在可接受的范圍內(nèi)。

曲軸支撐結(jié)構(gòu)剛度的不足可能是產(chǎn)生不良噪聲的一個重要因素。承重梁由于軸承蓋之間存在較高的剛度，因此能夠提供良好的NVH特性。對于較大發(fā)動機(jī)，使用側(cè)向連接剛度較大的十字螺栓帽是提供良好NVH性能的解決方案。

對4缸直列式火花點火發(fā)動機(jī)的咆哮噪聲進(jìn)行了分析研究。采用全動力系統(tǒng)的多體動力學(xué)模型，其包括全網(wǎng)狀的動力結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與特定的接頭和彈性流體動力軸承連接。通過建立模式合成將柔性體的自由度數(shù)減小到最低界限。對各種氣體壓力的校準(zhǔn)、曲軸的設(shè)計和發(fā)動機(jī)低端配置進(jìn)行了比較和評估。

研究結(jié)果顯示，曲軸和發(fā)動機(jī)底端耦合系統(tǒng)沒有軸向共振。在軸向試驗中，共振頻率為350Hz。通過阻尼器擺動，曲軸減振器-液力變矩器的模態(tài)分析顯示出兩種彎曲模式，且頻率約400Hz。最初認(rèn)為，阻尼器擺動是引起共振峰的主要原因，但分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，阻尼器的擺動方式對曲軸振動的影響很小，曲軸前端振動對其影響較大。通過重新設(shè)計曲軸前端可提高軸承蓋在400Hz時的共振振幅。軸承蓋的固有頻率大于1000Hz，且大于產(chǎn)生咆哮噪聲的頻率。通過曲軸彎曲降低其振幅是改善聲音質(zhì)量的關(guān)鍵。

Jeff Orzechowski et al. SAE 2013-01-1875.

編譯：王維