單缸汽油機(jī)結(jié)構(gòu)輻射噪聲預(yù)測方法研究.pdf

1、為滿足消費(fèi)者日益苛刻的需求以及國家法律法規(guī)的要求，車輛NVH技術(shù)越來越受到人們的重視。發(fā)動機(jī)振動噪聲水平是評價車輛NVH性能的重要指標(biāo)，而發(fā)動機(jī)表面輻射噪聲是發(fā)動機(jī)噪聲的主要組成部分。因此，對發(fā)動機(jī)輻射噪聲水平進(jìn)行控制是降低其整機(jī)噪聲的重要手段。目前，相關(guān)研究中，學(xué)者們多以高功率多缸發(fā)動機(jī)，特別是多缸柴油機(jī)為研究對象。本文以某單缸汽油機(jī)為研究對象，對其輻射噪聲進(jìn)行研究，以提供具有參考價值的研究成果。
　　本文綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值

2、計算和試驗(yàn)測試等方法，對該發(fā)動機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)噪聲輻射水平進(jìn)行了計算、分析和測試，并以優(yōu)化運(yùn)動部件的動力學(xué)載荷和沖擊為基礎(chǔ)，提出了降低整機(jī)噪聲的零部件優(yōu)化設(shè)計方法和相關(guān)設(shè)計指標(biāo)，為發(fā)動機(jī)低噪聲設(shè)計準(zhǔn)則的制定提供了依據(jù)。
　　在有限元模型準(zhǔn)備階段，通過對比分析得出機(jī)體各部件在有限元離散時的最佳單元尺寸，并通過模態(tài)分析得到其結(jié)構(gòu)振動特性。
　　在動力學(xué)建模階段，以Ricardo公司的發(fā)動機(jī)動力學(xué)分析軟件VALDYN為建模工具，建立剛?cè)?/p>

3、耦合的發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)模型。建模過程中，將曲軸和連桿作為柔性體處理，采用模態(tài)縮減法將其縮減至主要連接自由度。進(jìn)而通過動力學(xué)分析，獲得機(jī)體所受到的來自運(yùn)動部件的激勵力。分析結(jié)果顯示，機(jī)體所受到的激勵力從量值上看主要來自曲軸主軸承力，其次是配氣機(jī)構(gòu)激勵力。將動力學(xué)計算得到的激勵力作為邊界條件，采用結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析方法求解出機(jī)體主要連接自由度的振動參量，并通過縮減模型的恢復(fù)獲得整機(jī)所有有限元節(jié)點(diǎn)的振動參量。
　　在發(fā)動機(jī)表面輻射噪聲分析階

4、段，將機(jī)體表面振動參量作為邊界條件，采用直接邊界元方法計算得到發(fā)動機(jī)的聲學(xué)特性，包括整機(jī)聲功率級、場點(diǎn)聲強(qiáng)級和參考點(diǎn)聲壓級等。為預(yù)測出噪聲源，進(jìn)一步分析得到發(fā)動機(jī)機(jī)體各部分和各主要激勵力分別對整機(jī)聲功率的貢獻(xiàn)量。結(jié)果顯示，發(fā)動機(jī)機(jī)體輻射噪聲主要貢獻(xiàn)頻段為450Hz~1350Hz，主要貢獻(xiàn)部件為缸蓋和配氣罩蓋，主要貢獻(xiàn)激勵源為曲軸主軸承激勵力和凸輪軸軸承激勵力。隨后，本文進(jìn)行了發(fā)動機(jī)聲學(xué)臺架試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果與仿真分析結(jié)果進(jìn)行對比分析。結(jié)

5、果顯示，二者吻合度較高，驗(yàn)證了理論分析和數(shù)值計算的可靠性。
　　最后，以發(fā)動機(jī)輻射噪聲預(yù)測結(jié)果為參考，從激勵源入手對發(fā)動機(jī)進(jìn)行聲學(xué)優(yōu)化。以配氣機(jī)構(gòu)的零部件設(shè)計為優(yōu)化目標(biāo)，分別對氣門彈簧和配氣凸輪型線的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)優(yōu)化結(jié)果制作了樣件。基于優(yōu)化方案的試驗(yàn)結(jié)果顯示：氣門彈簧優(yōu)化方案使得整機(jī)左右兩側(cè)噪聲分別降低2.5dB(A)和1.9dB(A)；氣門彈簧和凸輪型線同時優(yōu)化時的優(yōu)化方案使得整機(jī)左右兩側(cè)噪聲分別降低4.8dB(A)