汽车动力总成NVH分析建模



汽车动力总成NVH分析建模

缸内气体压力是动力系统的主要激励源。气缸内高峰值气体压力所产生的较高激振力传递到发动机缸体，从而产生较高的噪声水平。缸内气体压力的变化会产生使声音质量变差的激励，较高的压力上升速率会引起缸体缝隙内力的快速变化。为减小压力上升速率，一般要牺牲燃油经济性和动力性以使汽车动力总成NVH性能保持在可接受的范围内。

曲轴支撑结构刚度的不足可能是产生不良噪声的一个重要因素。承重梁由于轴承盖之间存在较高的刚度，因此能够提供良好的NVH特性。对于较大发动机，使用侧向连接刚度较大的十字螺栓帽是提供良好NVH性能的解决方案。

对4缸直列式火花点火发动机的咆哮噪声进行了分析研究。采用全动力系统的多体动力学模型，其包括全网状的动力结构，该结构与特定的接头和弹性流体动力轴承连接。通过建立模式合成将柔性体的自由度数减小到最低界限。对各种气体压力的校准、曲轴的设计和发动机低端配置进行了比较和评估。

研究结果显示，曲轴和发动机底端耦合系统没有轴向共振。在轴向试验中，共振频率为350Hz。通过阻尼器摆动，曲轴减振器-液力变矩器的模态分析显示出两种弯曲模式，且频率约400Hz。最初认为，阻尼器摆动是引起共振峰的主要原因，但分析结果发现，阻尼器的摆动方式对曲轴振动的影响很小，曲轴前端振动对其影响较大。通过重新设计曲轴前端可提高轴承盖在400Hz时的共振振幅。轴承盖的固有频率大于1000Hz，且大于产生咆哮噪声的频率。通过曲轴弯曲降低其振幅是改善声音质量的关键。

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

编译：王维