發動機結構振動及噪聲預測
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國內外對發動機結構噪聲的預測做了大量研究，中低頻結構噪聲預測方法已趨成熟。結構振動響應與輻射噪聲之間的關系非常復雜，目前根據強迫振動響應計算輻射噪聲的計算方法主要有平板理想化法、有限元法和邊界元法等。噪聲預測技術的發展使得發動機在設計階段進行噪聲評價成為可能。
本文探討了適于進行動力總成振動及結構噪聲預測的方法；建立了動力總成各主要部件的有限元模型，通過AVL EXCITE軟件進行了動力學分析，并計算發動機的振動響應。進行NVH的性能提升的最重要的就是首先要找到主要振動及噪聲源，并開展有針對性的工作。為了更明確發動機的主要聲源，采用自編軟件，根據表面振動速度結果進行了主要表面的輻射聲功率排序，最后進行結構噪聲預測。
發動機結構振動預測
進行發動機結構振動及噪聲預測，涉及到大量的研究工作，主要工作包括各部件有限元建模、子結構模態提取，EXCITE模型搭建，主要激勵計算，動力學分析，振動響應計算，表面輻射聲源排序，聲邊界元建模和空間聲場預測等工作。
1. 動力總成有限元模型
動力總成有限元模型包括缸體、框架、缸蓋、油底殼、缸套、進氣歧管、排氣歧管、氣門室罩蓋、4個懸置支架、變速器殼體、變速器傳動軸及齒輪等。由于研究的動力總成的4個懸置支架中有3個是安裝在變速器上，所以加入變速器殼體的有限元模型，這樣可以更準確地模擬動力總成的振動情況，特別是怠速工況下的振動。圖1所示為動力總成的有限元網格。同樣需建立曲軸組件的有限元網格，曲軸組件包括曲軸、飛輪、扭轉減振器、皮帶輪和正時齒輪等部件。
圖1 動力總成的有限元網格
發動機動力學計算模型包括了有限元模型及連接參數。參數包括連桿質量、剛度，活塞質量，軸承剛度，發動機懸置軟墊剛度以及軸瓦剛度及阻尼等。
3. 發動機激勵
發動機工作時，其激勵比較復雜。主要考慮了氣體爆發壓力、活塞連桿組件的慣性加速度、活塞側向拍擊力、凸輪軸軸承座作用力、氣門彈簧力和氣門落座力等激勵。這些載荷采用相應軟件計算得到。某轉速下的氣體爆發壓力曲線見圖2。
圖2 發動機爆發壓力
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