日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機站
  • 小程序

    汽車測試網(wǎng)

  • 公眾號

    • 汽車測試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測試

串并聯(lián)混合動力豪華轎車開發(fā)中的降噪減振技術(shù)

2020-02-25 00:35:50·  來源：汽車NVH云講堂  
　
2007-01-2232Noise and Vibration Reduction Technology inthe Development of Hybrid Luxury Sedan with Series/Parallel Hybrid SystemNaoto Kawabata, Masash
2007-01-2232
Noise and Vibration Reduction Technology inthe Development of Hybrid Luxury Sedan with Series/Parallel Hybrid System
Naoto Kawabata, Masashi Komada andTakayoshi Yoshioka

摘要

對于豪華轎車來說，安靜是主要賣點，而混合動力豪華轎車則期望特別安靜。因此，在開發(fā)混合動力豪華轎車時，需要盡一切努力降低混合動力系統(tǒng)的噪音，以確保其安靜程度遠遠優(yōu)于普通汽油動力車。此外，縱向動力傳動系車輛特有的噪聲和振動現(xiàn)象需要特殊的降噪技術(shù)。本文首先介紹了混合動力豪華車與普通汽油動力車相比所具有的優(yōu)越的安靜性。然后，本文討論了發(fā)動機起動過程中的振動、發(fā)動機爆震噪聲和發(fā)動機噪聲的發(fā)展問題，解釋了產(chǎn)生這些噪聲的機理和降低這些噪聲的技術(shù)。

前言

全球變暖的加劇和汽油價格的飆升激發(fā)了人們對混合動力汽車的興趣，因為混合動力汽車具有優(yōu)越的排放和燃油經(jīng)濟性。作為回應，雷克薩斯開發(fā)了全球首款后輪驅(qū)動（RWD）的串聯(lián)/并聯(lián)混合動力轎車GS450h，以及該品牌的旗艦車型LS600h，一款全輪驅(qū)動（AWD）混合動力車。這兩款車都采用了豐田混合動力系統(tǒng)II（THS II）的新開發(fā)版本，用于縱向動力傳動系統(tǒng)。這些車輛具有一流的動力性能，同時實現(xiàn)了比傳統(tǒng)汽油車更好的環(huán)境和環(huán)保性能。介紹了混合動力豪華轎車在電動汽車運行和怠速停車時的優(yōu)越安靜性。介紹了縱向動力傳動系混合動力汽車的NV降低技術(shù)，并針對縱向動力傳動系混合動力汽車的發(fā)動機起動振動、發(fā)動機爆震噪聲和發(fā)動機噪聲等問題提出了相應的對策。
 
1.動力傳動系統(tǒng)概述

如圖1所示，后輪驅(qū)動混合動力汽車的動力傳動系由功率分配裝置、1號電機（MG1）和減速齒輪組成，1號電機（MG1）是發(fā)電用電機，2號電機（MG2）是驅(qū)動用電機。動力分配裝置將汽油機產(chǎn)生的動力分配給傳動系和MG1。注意，配置不包括用于將發(fā)動機連接到傳動系輸出軸的離合器機構(gòu)。全輪驅(qū)動混合動力車的動力傳動系是一臺V8發(fā)動機，與一個新開發(fā)的混合動力單元相結(jié)合，實現(xiàn)了后輪驅(qū)動混合動力車的變速箱，并附加了一個傳動裝置和差速器。與前輪驅(qū)動（FWD）車輛的THS II相比，一個顯著的區(qū)別是在MG2上增加了一個2速減速齒輪，使MG2能夠以更高的速度旋轉(zhuǎn)。因此，即使輸出功率增加，電動機也可以變得更緊湊。

圖1縱向動力傳動系配置

2.混合動力豪華轎車的NV問題

在混合動力豪華轎車的開發(fā)過程中，重點關(guān)注以下所述的噪音和振動現(xiàn)象。第一個問題是發(fā)動機熄火時的安靜。在配備THS II的車輛中，當車輛停止或作為電動車輛運行時，發(fā)動機停止，使車輛比普通汽油動力車輛安靜得多。另一方面，混合動力單元的噪音相當可感知，因此降低噪音是一個問題。關(guān)于發(fā)動機起動振動，正如前驅(qū)動車輛的THS II一樣，問題是減少動力裝置懸置系統(tǒng)和傳動系的振動傳遞。另一個問題是降低發(fā)動機轟鳴聲和電機電磁噪聲，這與新型變速器的結(jié)構(gòu)和形狀有關(guān)。下面介紹產(chǎn)生這些噪聲和振動現(xiàn)象的機理以及用于降低噪聲和振動現(xiàn)象的技術(shù)。

3.車輛的安靜

為了提高THS-II車輛的燃油經(jīng)濟性，在車輛停車或低負荷低速行駛時，主動停止發(fā)動機。因此，如圖所示，THSII車輛比普通汽油動力車輛安靜得多。2和3。

圖2 車輛停止時的車內(nèi)噪聲

圖3部分加速時的車內(nèi)噪聲

為了保持這一優(yōu)勢，在變頻冷卻系統(tǒng)中積極消除水泵的噪聲，以及電機、變頻器等機組的電磁噪聲。

圖4示出了反相器冷卻系統(tǒng)中水泵的噪聲改善的示例。在開發(fā)過程中，當發(fā)動機停機且背景噪聲較低時，泵的葉輪和電機的旋轉(zhuǎn)引起的噪聲成為問題。通過減小葉輪的不平衡度、改變軸承結(jié)構(gòu)和改變電機結(jié)構(gòu)，減小了驅(qū)動力。為了減小對泵體的輸入力，在泵體上安裝了橡膠隔振裝置，并對泵體上安裝的泵支架的剛度進行了優(yōu)化。這些對策大大降低了噪聲水平。

圖4車輛停止時水泵噪聲的降低

逆變器產(chǎn)生的電磁噪聲是由直流電轉(zhuǎn)換為交流電時產(chǎn)生的高頻噪聲，這種噪聲傳播到車內(nèi)的途徑包括來自逆變器外殼的空氣傳播噪聲和結(jié)構(gòu)傳播噪聲，以及來自變速器的空氣傳播噪聲。通過提高車輛的吸聲性能來解決空氣傳播噪聲，通過改善逆變器外殼和支架的振動特性來處理結(jié)構(gòu)傳播噪聲。
圖5車輛停止時的噪聲級比較

圖6 部分加速時噪聲級比較

作為這些對策的結(jié)果，混合動力豪華轎車的安靜程度大大優(yōu)于同級別普通汽油動力車（圖。5和6）。

4.發(fā)動機啟動振動

4.1產(chǎn)生機理

一般來說，在裝有縱置發(fā)動機的車輛中，在發(fā)動機起動過程中，車身的垂直和橫向振動與動力裝置的ROLL和YAW共振一起產(chǎn)生。同樣的振動也發(fā)生在帶有THS II的混合動力豪華轎車上。另外，由于發(fā)動機和傳動系之間沒有離合器機構(gòu)，發(fā)動機的扭矩波動會在傳動系中引起扭轉(zhuǎn)共振，在車身中產(chǎn)生縱向振動。這些振動形式的強迫力是電動機轉(zhuǎn)矩反作用力和電動機運轉(zhuǎn)時的發(fā)動機壓縮壓力，以及爆炸時的燃燒壓力。下一節(jié)介紹了降低這些強制力的技術(shù)，以及降低動力總成懸置系統(tǒng)和傳動系振動的技術(shù)。

4.2減振技術(shù)

在混合動力豪華轎車上實施了針對THSII的各種前驅(qū)車輛對策。（1）-（3）通過改變進氣門關(guān)閉正時、控制活塞停止位置以降低發(fā)動機壓縮壓力來降低強制力，調(diào)整噴油量和點火正時。

圖7 電機減振控制系統(tǒng)

通過縮短主彈性軸與動力裝置重心的距離，減小了車體的橫向振動。在發(fā)動機起動過程中，MG1在大扭矩下工作，抑制了傳動系扭振的激勵和動力總成懸置系統(tǒng)的共振。在混合動力豪華轎車中，除了上述對策外，還采用了減振電機控制和具有兩級滯后特性的扭振減振器來降低傳動系扭振。

減振電機控制采用MG1前饋控制和MG2反饋控制的形式（圖7）。由于THS II動力分配裝置使用行星齒輪，MG1、發(fā)動機和傳動系軸的轉(zhuǎn)速可以用圖8中的諾模圖表示。MG1前饋控制根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角估計曲軸中產(chǎn)生的扭矩波動。通過對與MG1（圖7和圖8）同步的扭矩施加前饋補償，減少了傳動系軸轉(zhuǎn)速的波動。MG2反饋控制根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速和MG2相對于發(fā)動機爆震時突然產(chǎn)生的扭矩波動來估計驅(qū)動軸的扭轉(zhuǎn)角速度。通過將異相轉(zhuǎn)矩反饋給MG2來減小車體的縱向振動（圖9）。

圖8 前饋控制概念圖

圖9 電機控制減振

增加扭振減振器的阻尼也可以降低傳動系的扭振水平。增大滯環(huán)轉(zhuǎn)矩是提高阻尼的有效途徑，但由于對傳動系轉(zhuǎn)矩波動的增大，引起了發(fā)動機爆震一階部件爆震噪聲惡化的擔憂?？紤]到這兩種現(xiàn)象的不同扭轉(zhuǎn)角，采用了具有兩級滯后特性的阻尼器（圖10）。在發(fā)動機起動過程中，高振幅區(qū)域的滯回轉(zhuǎn)矩較高，但在極低振幅區(qū)域的滯回轉(zhuǎn)矩較低，在極低振幅區(qū)域，可能會出現(xiàn)轟鳴噪聲（圖。11和12）。

圖10 扭振減振器橫截面圖

圖11 扭轉(zhuǎn)減振器概念圖

圖12 扭轉(zhuǎn)減振器特性

5.發(fā)動機轟鳴聲

5.1開發(fā)問題

在V6發(fā)動機驅(qū)動的車輛中，除了發(fā)動機轉(zhuǎn)速的三階分量外，發(fā)動機轉(zhuǎn)速的二階分量的轟鳴噪聲有時也會成為一個問題。二階激振力主要是活塞往復慣性的二階耦合。振動被動力總成的彎曲共振放大，并從變速器后部的支座傳遞到車身，產(chǎn)生隆隆的噪音。后輪驅(qū)動混合動力轎車采用了雙減速齒輪，從而減小了電機的直徑和重量。但THSII變速器的總長度比同一平臺（圖13）上普通汽油動力車的6速自動變速器（a/T）大50毫米，質(zhì)量大約大35公斤。

圖13后輪驅(qū)動6速A/T與THS II的傳輸比例尺比較

有人擔心，質(zhì)量和總長度的增加會導致動力總成共振下降到正常的發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍。還預測了傳遞力的增加，因為分配給懸置的載荷的增加將要求懸置的剛度提高到6速a/T懸置的1.5倍。

圖14 動力總成彎曲共振振型

圖15改變懸置位置

5.2減振技術(shù)

動力總成共振的變形模式使得在傳輸中引起大變形，如圖14所示。研究了如何提高共振頻率，使其與發(fā)動機正常轉(zhuǎn)速范圍相分離。采用有限元分析方法對變速器箱體進行了優(yōu)化設(shè)計，包括修形、加強筋等。結(jié)果，共振頻率提高到180赫茲，相當于6速a/T。此外，懸置安裝位置比原計劃向前移動80毫米，以便將其設(shè)置在振動模式的節(jié)點處（圖15）。改變懸置安裝位置，會引起懸置安裝空間、主彈性軸與重心分離等新問題，嚴重影響發(fā)動機的起動振動性能。為了確保足夠的懸置安裝空間，懸置被嵌入到橫梁上，這與用于6速a/T的結(jié)構(gòu)有很大的不同（圖16）。通過優(yōu)化懸置彈簧常數(shù)的縱橫比，減小了主彈性軸與重心的距離。這些對策成功地解決了爆震噪音和發(fā)動機起動振動的問題（圖17）。

圖16六速變速器懸置結(jié)構(gòu)比較圖

圖17發(fā)動機轉(zhuǎn)速和動力總成彎曲共振頻率二階分量引起的內(nèi)部轟鳴噪聲級

6.電機噪聲

6.1開發(fā)問題

混合動力豪華轎車的變速器總長度大于四輪驅(qū)動車輛的THS II（圖18），因此使整個變速器變形的共振在相對較低的頻率下產(chǎn)生。此外，由于MG2減速齒輪比較低（表1），在背景噪聲較小的低速范圍內(nèi)（圖19），MG2轉(zhuǎn)速的24thorder分量產(chǎn)生共振，這意味著容易聽到電機噪聲。此外，變速器安裝在中央通道中，這使得從變速器到乘員的聲音傳遞功能比安裝在發(fā)動機艙中的FWD混合動力車輛中的聲音傳遞功能更高（圖。20和22）。下一節(jié)解釋了所采用的對策。

圖18 變速器長度比較

表1 減小MG2速比
 
圖19 MG2 24階頻率與車速的關(guān)系

圖20 變速器位置比較

圖21 縱置變速器的振型

6.2減振技術(shù)

為了減小MG2產(chǎn)生的24階旋轉(zhuǎn)電磁力，將永磁體布置成V形和角度。。優(yōu)化了磁體布置，如THS II中所述，用于前驅(qū)車輛.(3)

為了改善變速器的輻射噪聲特性，采用有限元分析方法對產(chǎn)生輻射噪聲的振動模態(tài)進行了詳細的分析。結(jié)果表明，存在兩種振動模式。一種振動模式將變速箱殼體的彎曲共振與MG1和MG2轉(zhuǎn)子作為質(zhì)量元件和支承軸承作為彈簧元件的共振耦合起來。圖21所示的另一振動模式耦合了傳動箱的彎曲共振。

為了消散這些共振頻率，改變了傳動箱的共振頻率，從而改善了輻射噪聲特性。通過在振幅較大的變速器后端安裝動態(tài)減振器，以及在變速器殼體的輻射區(qū)域增加加強筋，改善了輻射噪聲特性。在LS600h中，在變速器表面增加了隔音罩。

為了改善聲傳遞功能，在中央通道和儀表板周圍添加了吸聲和隔音材料（圖22）。這些對策使得實現(xiàn)適合混合動力豪華轎車的電機噪聲性能成為可能。

圖22 從透射面到乘員耳朵位置的聲傳遞函數(shù)

結(jié)論

通過解決下面列出的噪音和振動問題，確保了適合混合動力豪華轎車的卓越噪音和振動性能，這些問題已成為混合動力豪華轎車開發(fā)中的問題。

（1）怠速停車和電動汽車運行時的安靜

通過改善逆變器水泵噪聲、逆變器噪聲和電機噪聲，實現(xiàn)了怠速停車和電動汽車運行時的卓越安靜。

（2）發(fā)動機起動振動

采用前輪驅(qū)動車輛THS-II系統(tǒng)中的減振技術(shù)，采用一種新型的電機控制方式，通過優(yōu)化扭振減振器的滯環(huán)轉(zhuǎn)矩，降低了傳動系的扭振。
 
 
（3）發(fā)動機轟鳴聲

通過改善動力裝置的彎曲共振，改變懸置位置，減小對機體的輸入力，抵消了發(fā)動機轉(zhuǎn)速的二階轟鳴噪聲。

（4）電機噪音

通過降低MG2轉(zhuǎn)速下的24階電磁力，改變傳動箱的共振，在傳動箱上安裝動態(tài)減振器，在散熱區(qū)域增加加強筋，改善了電機噪聲，通過在車內(nèi)添加吸聲和隔音材料，改善從變速器到乘員的聲傳遞功能。
 
 
分享到：
 
反對 0 舉報 0 收藏 0 評論 0
滬ICP備11026917號-25