发动机及动力总成传动系统NVH.pdf

1、发动机及动力总成传动发动机及动力总成传动发动机及动力总成传动发动机及动力总成传动系统系统系统系统述述述述系统系统系统系统NVHNVH概概述述概概述述庞庞 剑剑庞庞 剑剑博士博士博士博士目录目录第一部分：发动机及动力总成传动系统的噪声振动问题第二部分：发动机噪声振动源分析第部分：发动机噪声振动源分析第三部分：燃烧噪声与机械噪声第五部分：发动机附件的振动与噪声特征第四部分：发动机的结构振动与声辐射第五部分：发动机附件的振动与噪声特征第六部分：动力总成传动系统及变速器的啸叫和敲击第七部分：发动机及动力总成系统的声品质问题第八部分：发动机及动力总成系统的NVH目标体系第八部分：发动机及动力总成系统的N

2、VH目标体系第一部分：发动机及动力传动系统的噪声振动问题第一部分：发动机及动力传动系统的噪声振动问题1.发动机哪些部件产生噪声振动问题2.动力系统的噪声振动问题3.发动机噪声的分类4.结构噪声与空气噪声5 发动机及动力传动系统对车内噪声振动的传递5.发动机及动力传动系统对车内噪声振动的传递6.动力总成NVH特征1 1 发动机哪些部件产生噪声振动问题发动机哪些部件产生噪声振动问题发动机哪些部件产生噪声振动问题发动机哪些部件产生噪声振动问题1.1.发动机哪些部件产生噪声振动问题发动机哪些部件产生噪声振动问题发动机哪些部件产生噪声振动问题发动机哪些部件产生噪声振动问题发动机基本结构和组成发动机基本结

3、构和组成?固定结构固定结构：缸体、缸盖、油底壳?两大机械运动机构两大机械运动机构:?两大机械运动机构两大机械运动机构:?曲柄连杆机构：活塞、连杆、飞轮、曲轴等?配气机构：进气门、排气门、凸轮轴、凸轮轴正时齿轮等?五大系统：五大系统：燃油供给系统汽油泵汽油滤清器进气管排气管空气?燃油供给系统：汽油泵、汽油滤清器、进气管、排气管、空气滤清器等?点火系统：蓄电池、发电机、点火线圈、火花塞等?冷却系统：水泵、节温器、风扇、气缸水套等?润滑系统：油底壳、机油泵、润滑油道、机油滤清器等?起动系统：包括起动机及其附属装置?起动系统：包括起动机及其附属装置发动机所有部件都产生噪声振动发动机所有部件都产生噪声振

4、动发动机所有部件都产生噪声振动发动机所有部件都产生噪声振动?固定结构：结构振动、声辐射结构振动、声辐射两大机械运动机构?两大机械运动机构:?曲柄连杆机构：承载着燃烧压力和惯性力，主要的噪声振动源承载着燃烧压力和惯性力，主要的噪声振动源?配气机构：产生产生“嗒嗒嗒嗒”的敲击声的敲击声，并将冲击振动传给整机并将冲击振动传给整机?配气机构：产生产生嗒嗒嗒嗒的敲击声的敲击声，并将冲击振动传给整机并将冲击振动传给整机?五大系统?燃油供给系统：喷油噪声喷油噪声等?点火系统：发电机噪声等发电机噪声等?冷却系统水泵水泵风扇等噪声风扇等噪声?冷却系统：水泵水泵，风扇等噪声风扇等噪声?润滑系统：油泵噪声等油泵噪声

5、等?起动系统：起动机噪声起动机噪声起动系统起动机噪声起动机噪声2.2.动力传动系统的噪声振动问题动力传动系统的噪声振动问题2.2.动力传动系统的噪声振动问题动力传动系统的噪声振动问题?发动机几个概念几个概念?动力总成?动力总成传动系统几个概念几个概念?动力总成传动系统?动力传动系统?动力系统动力传动系统动力传动系统动力传动系统动力传动系统分动器后驱动桥前半轴万向节变速箱后传递轴后半轴前传递轴前驱动桥支撑轴承后传递轴前传递轴动力传动系统的噪声振动问题动力传动系统的噪声振动问题动力传动系统的噪声振动问题动力传动系统的噪声振动问题齿轮传递结构：变速器、驱动桥（前桥和后桥）：产生啸叫、敲击后桥）：产生

6、啸叫、敲击传动轴：产生共振啸叫传动轴：产生共振、啸叫连轴结产生二次振动O连轴结：产生二次振动rOAB3 3发动机噪声的分类发动机噪声的分类发动机噪声的分类发动机噪声的分类3 3发动机噪声的分类发动机噪声的分类发动机噪声的分类发动机噪声的分类?燃烧噪声燃烧噪声?活塞?缸盖?缸体由于气体压力变化而产生的噪声?缸体?曲轴系统?凸轮系统?凸轮系统?喷油系统?传动皮带系统?机械噪声由于机械运动而产生的噪声?正时皮带和正时链系统?附件?进气噪声?排气噪声风扇噪声?流动噪声流动噪声由于气体流动而产生的噪声?风扇噪声结构噪声与空气噪声结构噪声与空气噪声结构噪声与空气噪声结构噪声与空气噪声4 44 4结构噪声与

7、空气噪声结构噪声与空气噪声结构噪声与空气噪声结构噪声与空气噪声发动机和动力传动系统对车内发动机和动力传动系统对车内噪声的辐射有两条途径：空气声结构声结构声空气声的例子：打鼓结构声的例子：火车和铁轨5 5 5 5发动机及动力系统对车内噪声振动的传递发动机及动力系统对车内噪声振动的传递发动机及动力系统对车内噪声振动的传递发动机及动力系统对车内噪声振动的传递5 5 5 5发动机及动力系统对车内噪声振动的传递发动机及动力系统对车内噪声振动的传递发动机及动力系统对车内噪声振动的传递发动机及动力系统对车内噪声振动的传递发动机的辐射噪声发动机的辐射噪声变速器的辐射噪声空气声的传递：源空气声的传递：源空气声的

8、传递：源空气声的传递：源进气噪声排气噪声附件的辐射噪声，例如：水泵，发电机等风扇的辐射噪声排气噪声空气声穿透车身隔吸声材料到达车内空气声穿透车身隔吸声材料到达车内空气声的传递：路径空气声的传递：路径空气声的传递：路径空气声的传递：路径空气声穿透车身隔吸声材料到达车内空气声穿透车身隔吸声材料到达车内空气声通过空洞和缝隙到达车内空气声通过空洞和缝隙到达车内例子:发动机噪声通过前壁板对车内的传递板对车内的传递结构声的传递结构声的传递结构声的传递结构声的传递通过各种与车身连接部件(如拉索 空调管件(如拉索,空调管,油管等)的传递通过排气挂钩的传递通过悬置系统的传递通过传递周系的传递通过悬置到达车内通过

9、悬置到达车内通过悬置到达车内通过悬置到达车内通过与前壁板连接的管路、拉索到达车内通过与前壁板连接的管路、拉索到达车内通过传动轴到达车内通过传动轴到达车内通过排气消声器吊耳到达车内通过排气消声器吊耳到达车内车身附件结构，如方向盘声腔模态车身结构对动力系统噪声振动的影响车身结构对动力系统噪声振动的影响车身结构对动力系统噪声振动的影响车身结构对动力系统噪声振动的影响声腔模态车身部板结构车身局部板结构局部板结构会被激励起来，对车内辐射噪声局部板结构会被激励起来，对车内辐射噪声局部板结构会与声腔模态耦合共振空腔模态会与噪声源的某些频率共振空腔模态会与噪声源的某些频率共振空气声和结构声对车内传递小结空气声

10、和结构声对车内传递小结空气声和结构声对车内传递小结空气声和结构声对车内传递小结源源传递通道传递通道响应响应空气声和结构声对车内传递小结空气声和结构声对车内传递小结空气声和结构声对车内传递小结空气声和结构声对车内传递小结排气噪声排气噪声车身声传递灵敏度车身声传递灵敏度声声传递传递进气噪声进气噪声动力总成的声辐射动力总成的声辐射车身声传递灵敏度车身声传递灵敏度车身声传递灵敏度车身声传递灵敏度车身声传递灵敏度空气空气声声动力总成的声辐射动力总成的声辐射车身声传递灵敏度车身声传递灵敏度车内噪声车内噪声传动轴系传动轴系支座刚度支座刚度车身灵敏度车身灵敏度悬置刚度悬置刚度车身结构灵敏度车身结构灵敏度动力总

11、成结构振动动力总成结构振动声声传递传递排气系统振动排气系统振动吊耳刚度吊耳刚度车身结构灵敏度车身结构灵敏度结构结构声声发动机附件振动发动机附件振动前壁板接合刚度前壁板接合刚度车身结构灵敏度车身结构灵敏度100在频率域内，结构声与空气声的比例在频率域内，结构声与空气声的比例80100结构声结构声例子例子:发动机转速发动机转速=3000 rpm6040空气声空气声20200050010002000200050010002000频率频率(Hz)?在低频时结构声占的比例较大?在低频时，结构声占的比例较大?在中高频时，空气声占的比例较大发动机和动力系统发动机和动力系统发动机和动力系统发动机和动力系统的个

12、特征的个特征的个特征的个特征发动机和动力系统发动机和动力系统发动机和动力系统发动机和动力系统NVHNVHNVHNVH的的几几个特征的个特征的几几个特征个特征阶次阶次共振声品质特征特征为什么会形成阶次？为什么会形成阶次？为什么会形成阶次？为什么会形成阶次？发动机和动力传动系统的噪声振动与发动机的转速直接相关发动机和动力传动系统的噪声振动与发动机的转速直接相关这些噪声振动的大小又是随着频率而变化的将噪声振动大小与频率和转速结合起来，就形成了阶次关系发动机发火阶次发动机发火阶次发动机发火阶次发动机发火阶次发动机发火阶次发动机发火阶次发动机发火阶次发动机发火阶次4冲程发动机冲程发动机发动机发火阶次发动

13、机发火阶次发动机发火阶次发动机发火阶次发动机发火阶次发动机发火阶次发动机发火阶次发动机发火阶次冲程发动机冲程发动机单缸发动机:发火阶次:阶2缸发动机:发火阶次:1st阶4缸发动机:发火阶次:2nd阶6缸发动机 发火阶次 3d阶180360540720IntakeCompressionExplosionExhaust180360540720180360540720IntakeCompressionExplosionExhaust6缸发动机:发火阶次:3rd阶发火频率发火频率气缸数2*60气缸数rpmfd=发动机的转速范围600 rpm6000 rpm发动机的转速范围：600 rpm 6000 r

14、pm例子:4缸发动机,发火频率(2阶）:f=20 Hz 200 Hz6缸发动机 发火频率(3阶)6缸发动机,发火频率(3阶):f=30 Hz 300 Hz18阶次问题阶次问题阶次问题阶次问题频率(Hz)例子:4-缸发动机阶次阶次阶次阶次-转速转速转速转速-频率的关系频率的关系频率的关系频率的关系阶次问题阶次问题阶次问题阶次问题频率()例子:4-缸发动机4th阶4004 阶2002nd阶1001st阶2阶发动机转速(rpm)60001st阶19机转(p)6000阶次特征的几种表示阶次特征的几种表示阶次特征的几种表示阶次特征的几种表示?彩图?瀑布图?瀑布图?平面图?平面图7080Overall3r

15、d Order6th Order1 5th order506070dB(A)1.5th order4.5th order203040100020003000400050006000rpm共振问题共振问题共振问题共振问题共振问题共振问题共振问题共振问题发动机和动力系统的激励频率很宽发动机和动力系统的很多部件的频率小于500Hz，具有这些频率的部件很容易被激起来，从而产生共振例子：发动机悬置上的共振声品质声品质声品质声品质动力系统的声品质可以从两个方面来评价:动力系统的声品质可以从两个方面来评价:?车内评价?对动力系统本身的评价?对动力系统本身的评价声品质的评价有声品质的评价有:?主观评价?客观评

16、价在第六部分介绍第六部分：发动机及动力总成系统的声品质问题第六部分：发动机及动力总成系统的声品质问题在第六部分介绍第二部分：发动机噪声振动源分析第二部分：发动机噪声振动源分析第二部分：发动机噪声振动源分析第二部分：发动机噪声振动源分析1.气缸内的力:气体压力的变化,惯性力气缸内的力 气体压力的变化,惯性力2.惯性力引起的噪声振动源3.惯性力矩引起的噪声振动源4.压力扭矩和惯性扭矩引起的噪声振动源衡惯性力发动机噪声振动四个源发动机噪声振动四个源发动机噪声振动四个源发动机噪声振动四个源1.不平衡惯性力2.不平衡惯性力矩3.惯性力产生的扭矩4.气体压力产生的扭矩x机械运动机械运动气体压力气体压力气体压力气体压力惯性惯性惯性惯性燃烧燃烧机械运动机械运动扭矩扭矩不平衡惯性力扭矩扭矩不平衡惯性力矩气缸内的力气缸内的力:?气体压力?惯性力?惯性力惯性力惯性力燃烧压力燃烧压力 气体压力气体压力气体压力气体压力：燃油和空气在气缸内会形成很大的压力。这个压力作用在活塞、燃烧压力燃烧压力成很大的压力。这个压力作用在活塞、气缸体、气缸盖上。惯性力惯性力惯性力惯性力运动部件（如活塞）产生惯 惯性力惯性力：惯性力