發(fā)動機結構振動及噪聲預測
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國內外對發(fā)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(jù)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(fā)展使得發(fā)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(fā)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(fā)動機的主要聲源，采用自編軟件，根據(jù)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(fā)動機結構振動預測
進行發(fā)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(tài)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(fā)動機動力學計算模型包括了有限元模型及連接參數(shù)。參數(shù)包括連桿質量、剛度，活塞質量，軸承剛度，發(fā)動機懸置軟墊剛度以及軸瓦剛度及阻尼等。
3. 發(fā)動機激勵
發(fā)動機工作時，其激勵比較復雜。主要考慮了氣體爆發(fā)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(fā)壓力曲線見圖2。
圖2 發(fā)動機爆發(fā)壓力
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