單缸汽油機結構輻射噪聲預測方法研究.pdf

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

2、計算和試驗測試等方法，對該發(fā)動機機體結構噪聲輻射水平進行了計算、分析和測試，并以優(yōu)化運動部件的動力學載荷和沖擊為基礎，提出了降低整機噪聲的零部件優(yōu)化設計方法和相關設計指標，為發(fā)動機低噪聲設計準則的制定提供了依據(jù)。
　　在有限元模型準備階段，通過對比分析得出機體各部件在有限元離散時的最佳單元尺寸，并通過模態(tài)分析得到其結構振動特性。
　　在動力學建模階段，以Ricardo公司的發(fā)動機動力學分析軟件VALDYN為建模工具，建立剛柔

3、耦合的發(fā)動機整機動力學模型。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。進而通過動力學分析，獲得機體所受到的來自運動部件的激勵力。分析結果顯示，機體所受到的激勵力從量值上看主要來自曲軸主軸承力，其次是配氣機構激勵力。將動力學計算得到的激勵力作為邊界條件，采用結構動力學分析方法求解出機體主要連接自由度的振動參量，并通過縮減模型的恢復獲得整機所有有限元節(jié)點的振動參量。
　　在發(fā)動機表面輻射噪聲分析階

4、段，將機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)動機的聲學特性，包括整機聲功率級、場點聲強級和參考點聲壓級等。為預測出噪聲源，進一步分析得到發(fā)動機機體各部分和各主要激勵力分別對整機聲功率的貢獻量。結果顯示，發(fā)動機機體輻射噪聲主要貢獻頻段為450Hz~1350Hz，主要貢獻部件為缸蓋和配氣罩蓋，主要貢獻激勵源為曲軸主軸承激勵力和凸輪軸軸承激勵力。隨后，本文進行了發(fā)動機聲學臺架試驗，并將試驗結果與仿真分析結果進行對比分析。結

5、果顯示，二者吻合度較高，驗證了理論分析和數(shù)值計算的可靠性。
　　最后，以發(fā)動機輻射噪聲預測結果為參考，從激勵源入手對發(fā)動機進行聲學優(yōu)化。以配氣機構的零部件設計為優(yōu)化目標，分別對氣門彈簧和配氣凸輪型線的設計參數(shù)進行優(yōu)化，并根據(jù)優(yōu)化結果制作了樣件。基于優(yōu)化方案的試驗結果顯示：氣門彈簧優(yōu)化方案使得整機左右兩側噪聲分別降低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)化方案使得整機左右兩側噪聲分別降低4.8dB(A)