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基于多體動力學(xué)仿真和測量驗證的3缸發(fā)動機懸置優(yōu)化研究

近年，輕型和節(jié)能動力乘用車采用不帶平衡軸的3缸發(fā)動機是一種發(fā)展趨勢，客戶對汽車發(fā)動機艙內(nèi)NVH特性的期望越來越高。發(fā)動機支架是將發(fā)動機振動噪聲傳遞到駕駛艙內(nèi)的主要中介。3缸研究工作的隔振是一項具有挑戰(zhàn)性的研究工作，這是由于發(fā)動機總成剛體模態(tài)和發(fā)動機點火頻率的重疊。這種頻率的重疊可以根據(jù)多體動力學(xué)（MBD）模擬修改懸架特性和支架位置來改善。介紹了用于前驅(qū)汽車兩種類型3缸發(fā)動機的橫向安裝懸置系統(tǒng)，闡述了基于MSC-ADAMS的剛體模態(tài)分析程序和發(fā)動機懸置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計。研究中，通過實際的汽車NVH參數(shù)測量，也驗證了仿真結(jié)果的正確性。

車輛底部有3個懸置系統(tǒng)的安裝點，3個發(fā)動機支架進(jìn)行了預(yù)加載。在之后的研究中，對前懸置位置進(jìn)行了調(diào)整，使得后懸置的預(yù)加載力為零。當(dāng)右側(cè)和左側(cè)懸置移動接近扭滾軸以及傳統(tǒng)的后懸置轉(zhuǎn)換為扭轉(zhuǎn)桿時，研究了剛體模塊的變化規(guī)律。上述這種布局也被稱為擺錘懸置系統(tǒng)。模態(tài)分析表明，擺錘懸置系統(tǒng)的側(cè)傾模態(tài)純度相比于三點懸置系統(tǒng)有所改進(jìn)。由于扭力桿上只有非常少的預(yù)加載力（理想情況下小于100N），因此懸置支架就可以選擇更加輕量的扭力桿，有效地減輕懸置系統(tǒng)的質(zhì)量。研究結(jié)果顯示，相比于三點懸置系統(tǒng)，擺錘懸置系統(tǒng)怠速時有更好的NVH特性。降低怠速轉(zhuǎn)速對怠速的NVH特性有消極影響，但是對燃油消耗卻有積極影響。對于擺錘懸置系統(tǒng)發(fā)動機，其怠速轉(zhuǎn)速降低直到其NVH特性與傳統(tǒng)的三點懸置系統(tǒng)相當(dāng)，這樣既能減少燃油消耗還能保證NVH特性不降低。在質(zhì)量方面，擺錘懸置系統(tǒng)更有助于減輕汽車質(zhì)量。研究顯示，將傳統(tǒng)的后支撐軸轉(zhuǎn)換成扭力桿后，懸置系統(tǒng)質(zhì)量可以減輕將近40%。

Prince Shital et al. SAE 2015-26-0126.

編譯：陳鵬飛