动力总成NVH设计指导DOC

动力总成NVH设计指导 1、发动机激励的来源与控制 2、动力总成挠度

3、发动机附件匹配问题 4、动力传动系统的噪声 5、齿轮噪声

6、变速箱的噪声 7、沉闷的金属声与拖拽 8、发动机附件发出的噪声 9、与离合器有关的抖动 附录 A、先进的动力总成诊断方法

B、动态的整车、动力总成、及其控制模块分析 C、发动机激励的计算方法 D、发动机内部的不平衡是由于质量的往复变化 E、动力总成的弯矩及附件的共振 F、分析模型的弯曲及扭转 G、动力传动系统的连接角度 H、自动变速箱的3自由度扭转模型 大量的产品的NVH问题严重性问题在于激励源和整车与动力总成的动态响应，应该从多方面关注以减少问题的严重性，设计时就应该注意减少动力总成的激励，但是如果整车的隔振及结构不合理的话这种措施效果不大。如果没有考虑到在整车里的运行情况，那么单个的部件设计出来是不合理的，例如，变速箱就应该适应某些特殊的发动机用途，就像一些竞争者所作的排除了卡达声。发动机缸体设计就不应该以动力总成的弯曲性能为代价而减少单个部件的成本和重量。我们的系统目标就是尽量减少重复设计的成本，比如像通常发生的附件匹配问题。如果有必要的话，比起等发动机设计好后再想提高它的性能，通常等达到预期的设计目标后再降低成本和重量要容易一些。 工程优先权 为了达到动力总成NVH的系统目标，设计工程的先后权限很重要。在发展阶段，NVH常常被作为一种协调主题而又优先考虑。就像在这本设计指导书推荐的范围里看到的，最先基本的设计设想比起后来的提高发展工作对最后获得的NVH 水平有更深的影响。一个负责动力总成系统的团队需要解决不同部件相互作用的问题，当需要时这个团队应该发展新的工具和文档。强调一点，周期较长的计划应该使已经成形的东西得到及时的执行以充分发挥有效的资源。为了防止因动力总成弯曲性能而要做结构上的调整，新的发动机设计时应该与现有的变速机构相匹配。除非提高动力总成弯曲性能的条件被完全计算，那么加工成本越少，越多有效的起动机可能看上去就不那么合理。 Moan（呻呤声）一种频率比boom（隆隆声）高但是仍然是属于低频（80Hz~200Hz）范围的声音，例如：一个四缸机的扭转脉冲就可能在怠速产生boom音，而第2阶的惯性力就可能在高速时产生moan音。 Mode：对于力函数的一种动态的结构响应，通常mode发生在共振时而且它是结构本身 的函数并非是力函数。力响应模式是通常这种mode的集合，而且也是相应作用力的函数。 Mode的形态：与mode有关的结构变形在空间上分配。 NVH：从用户评价转移来的任何可触摸到的或可听到的扰动。NVH包括与乘坐和驾驶性很 不协调的一种整车动态结构响应，这种响应包括对低频输入的一种刚性体响应。 Order阶次：近似一种排除了扰动的谐波函数，他是一种取代了时间的对于一种旋转机械物体的角度位置函数，例如：一个四缸机的凸轮轴旋转速度是曲轴的一半，在曲轴旋转2转或者凸轮轴旋转1转时，所有的部件相对它们原来的位置都已经重新标识。因此所有可能来自发动机的周期性扰动将发生在凸轮轴的第一阶或曲轴的第1/2阶和它 们的整数倍。而任何其他的来自发动机的扰动都将是随机的或非周期性的。 还是没有把阶次解释清楚……………！！ 周期：一个NVH响应峰值。这种用法仅仅用在汽车上而在其他的领域是找不到的。 周期性的: 一个响应在一定时间内重复发生。动力总成在稳定的状态下工作时会产生许多周 期性的输出，这样便于频率和阶次的分析。 Shudder颤抖：见surge. Shuffle拖拽：见surge. Surge振荡: 一种术语表示整车的纵向振动。振荡是一种可以触摸的类似shake（颤抖）的响 应，它是一种垂直的或横向的扰动。与bobble摇摆, shudder, shuffle,和trailer-hitching拖车钩挂类似。 random随机的：非周期的扰动，随机扰动不能基于操作需要预测而只能数理统计。燃烧的 可变性和紊乱就是例子。 Rattle喀嗒声：一种重复发生的高频的金属撞击噪声。在发动机低载荷时变速箱齿轮发出的就是这种声音（柴油机除外）。 Rollover Noise 旋转噪声：被发动机空载时周期性输出激励产生的咔嗒声（柴油机）。 第一章 发动机激励的来源与控制 1.1 介绍 发动机是振动能量的主要来源，最后到达用户的由发动机产生的NVH扰动包括整车的动态响应，对这种扰动的理解就是人类生理上的活动，当然也是在外部对整车工程的控制。处理与发动机NVH 有关问题的方法就是减少振动噪声源的激励和减少对整车拥有者的两种扰动（tuning调整音质和isolation隔音隔振） 发动机悬置对NVH的调整很关键，这部分对于前轮驱动车辆（1984年出版的前轮驱动车发动机悬置设计指导）有较多的描述。除了本身作为激励源，发动机及其他的动力总成部分也属于响应系统的一部分，动力总成的结构动力分析对于NVH的影响将在这本设计指导书中详细讨论。 在NVH 等式中车身的结构响应也是重要的一部分，但是这本书讲的较少，然而新的试验和分析技术正在用来决定车身结构响应与最后性能目标有较大关系。这章的主要内容是定义产生这种扰动的机构和识别控制方法。合适的发动机扰动控制方法对整车NVH很重要，但是如果前面提到的响应系统一旦被忽视，那么可能这种方法的效果就不是那么好。 发动机最重要的激励源来自气缸压力，它产生于气体的燃烧和往复运动的部件产生的内部不平衡力。控制这种激励的关键因素是发动机的排量和输出扭矩，气缸数目及构造，以及往复运动部件的质量和几何尺寸。这些关键因素的设计要点已经用书面记载了多年，而且其中的关键点也包括在这章里面。除此之外，一些特殊的建议也在本章中提到，适合于那些实际生产中NVH恶化程度没有超过其潜在的成本、重量、和燃油经济性。 除了这些基本的静态源外，还有大量的变量和瞬时因素可以通过好的设计经验排除确定的NVH问题和操纵性问题以达到优化，空气动力问题，燃油质量，点火和其他的控制参数也会影响燃烧过程和最终的NVH。为了有效的解决这些问题我们必须运用大量的设备来记录和分析许多我们感兴趣的参数，计算机基于设备用于数据的采集和分析发动机及整车相关的问题已经通过APEO得到了很大的发展和广泛的运用。一些设备和关键的运用操作方法已经在本书中讲到。参见附录A。 一种很强的发动机，变速箱及整车动力分析模块——DYNMOD，被动力总成电子研发部用于发动机及整车的一些特殊的课题分析，这种设备可以提供分析问题的方法和解决问题的方法而且不受修建和测试硬件等成本及时间的限制。见附录B。 1.2 发动机扭转脉冲 大多的往复式内燃机是以不定的方式产生动力是因为燃烧是不连续的，NVH 在本节讨论的是在燃烧过程中的低频部件。当发动机的排量不变时，随着气缸数目的增加，每个气缸的激励就会降低，既然每个气缸在不同的时间点火，那么产生这个平顺的纯粹的发动机输出的冲击就会重叠。不像其他的NVH问题，可以通过合适的设计方法尽量减少，发动机点火引起的扭转波动是基于发动机本身的运行状况，一旦发动机的排量和气缸数目被确定下来就无法在源头上加以控制。 柴油机由于具有很高的压缩比，因此它的燃烧更快产生高频的燃烧噪声，燃烧噪声是一种空气响应，源于发动机缸体和产生气缸压力的高频部件附属设备的激励。火花点火发动机通常有较慢的燃烧速度因此不存在高频的燃烧问题，当爆震时有一种叫提前点火爆震的声音可以听到。 1.2.1 四缸发动机关于燃油经济性的NVH限制 NVH问题和操纵性目前对于4缸机的燃油经济性还是一个限制因素，总的来说可以通过降低发动机的转速与路试速度之比来得到较高的燃油经济性，在低转速和高扭矩的状态下操纵发动机涉及到比如牵引力的大小以及设计指导书中提到的那些主要问题如轰隆声，振动，齿轮咔嗒声等等。主要考虑的发动机悬置调整，离合器变换，阻尼器调整，和其他的附属设备的优化将降低整车对点火脉冲输入的响应，但是实际限制也存在比如说隔离度可以到什么程度。目前这里也没有哪种4缸机产品可以连续的在1500rpm下工作而获得可以接受的NVH 水平。因此只考虑燃油经济性而不权衡NVH是不正确的。 1.2.2 四缸机和六缸机的NVH水平及燃油经济性的比较 动力总成的优化首先就是要证明较大的燃油经济性和较大的牵引力，为了决定NVH对这个目标的限制，下面的问题就要注意: ——缸数对整车牵引力和NVH的影响。 ——缸数对整车燃油经济性的影响。 ——燃油经济性和NVH的权衡。 一个简单的动力系统模型建成后。这个模型，当用一个简单的发动机扭转信号和一个相等的观察者模型进行谐波分析后，可以为任何传统的发动机和动力传动系统总成的NVH 提供一定数量的比较。发动机图，模型和项目进程被用来确定具有相同排量的两种发动机4缸和6缸的燃油经济性。系统NVH模型分析结果和燃油经济性预测的结果结合在一起提供我们想要的权衡信息，一个简单的关于4缸机和6缸机来自燃烧和内部影响的NVH问题计算过程见附录C。 1.3.2周期性循环的可变性 4 图6就显示了根据图4的数据而改变平均有效指示压力导致燃烧不稳定的周期性循环部件，由于这种循环燃烧不稳定性具有随机性和非周期性，导致了在这种带有平均有效指示压力信号部件内部的能量被分布到很广的频率范围，下面是影响这种燃烧不稳定性的循环部件： ——由于再回收的废气和过量的空气导致混合气体浓度降低，不合