汽油機(jī)燃燒噪聲與耦合結(jié)構(gòu)的NVH性能研究.pdf

1、本研究圍繞汽油機(jī)的燃燒噪聲以及發(fā)動(dòng)機(jī)NVH特性的預(yù)測(cè)及優(yōu)化方法展開研究。建立了某汽油機(jī)的整機(jī)有限元模型用于燃燒噪聲計(jì)算，通過缸壓曲線與理論公式得到了缸蓋、缸套以及主軸承上的燃燒激勵(lì)。采用直接頻率響應(yīng)法及聲學(xué)傳遞向量法計(jì)算了各方向激勵(lì)單獨(dú)引起以及一齊引起的振動(dòng)響應(yīng)及燃燒噪聲，結(jié)合整機(jī)噪聲的測(cè)試結(jié)果分析了燃燒噪聲在整機(jī)噪聲中的占比隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系，并研究了汽油機(jī)燃燒噪聲的頻率特性及其與轉(zhuǎn)速、缸內(nèi)壓力參數(shù)間的聯(lián)系。對(duì)比不同激勵(lì)引起的燃燒噪聲，

2、明確了主要的激勵(lì)方向。根據(jù)有限元分析的結(jié)果，制定了結(jié)合仿真與試驗(yàn)的燃燒噪聲優(yōu)化流程，借鑒發(fā)動(dòng)機(jī)衰減曲線的概念定義了燃燒噪聲衰減曲線，分析了發(fā)動(dòng)機(jī)的衰減特性隨轉(zhuǎn)速的變化。提出了燃燒參數(shù)—缸壓—扭矩特性曲線的分析方法，結(jié)合衰減特性研究不同燃燒參數(shù)對(duì)缸內(nèi)壓力及燃燒噪聲的影響，進(jìn)而以此對(duì)該汽油機(jī)進(jìn)行了燃燒噪聲的優(yōu)化，取得了良好的效果。采用多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、模態(tài)綜合法以及聲學(xué)傳遞向量法對(duì)該汽油機(jī)進(jìn)行了整機(jī)振—聲響應(yīng)的計(jì)算，通過與振動(dòng)測(cè)試的結(jié)果對(duì)比

3、發(fā)現(xiàn)，表面振動(dòng)響應(yīng)的計(jì)算值與測(cè)試值仍有一定差距，除了懸置參數(shù)與高頻激勵(lì)的影響，考慮造成這種結(jié)果的原因還有可能是模型的不完善，即未能將流固耦合的影響包含在內(nèi)。為進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)流固耦合中最常用的濕模態(tài)法進(jìn)行研究，指出了其中流體剛度矩陣的奇異性問題，并提出了兩種解決辦法。分別應(yīng)用這兩種方法驗(yàn)證了冷卻水對(duì)缸體—缸蓋、潤滑油對(duì)油底殼的結(jié)構(gòu)特性以及NVH特性的影響，并重新計(jì)算了計(jì)及冷卻水及潤滑油的整機(jī)振—聲響應(yīng)，結(jié)果表明流體的影響不容忽視。為了更好地

4、開展結(jié)構(gòu)優(yōu)化，根據(jù)模態(tài)疊加法以及圓形活塞式聲源的離散計(jì)算法，推導(dǎo)了模態(tài)與輻射聲功率的關(guān)系式，指出了模態(tài)追蹤法所存在的不足。根據(jù)現(xiàn)有的聲輻射過程中的模態(tài)非耦合與模態(tài)耦合假設(shè)理論，提出了模態(tài)部分耦合假設(shè)，進(jìn)而建立了主要噪聲貢獻(xiàn)模態(tài)分析方法。理論推導(dǎo)證明，相比現(xiàn)有的兩種假設(shè)，模態(tài)部分耦合假設(shè)在能量守恒方面更具有優(yōu)勢(shì)，是一種更合理的耦合情況假設(shè)。為了進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，采用數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)該汽油機(jī)的正時(shí)罩進(jìn)行了振—聲響應(yīng)的計(jì)算，結(jié)果表明理論推導(dǎo)是完