1、問(wèn)題描述

對(duì)該P(yáng)HEV車型的樣車進(jìn)行NVH性能實(shí)際測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，車輛啟動(dòng)（發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火）時(shí)和行車過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)介入時(shí)整車抖動(dòng)嚴(yán)重，啟動(dòng)過(guò)程伴隨“哐哐”聲。抖動(dòng)過(guò)程中有兩次以上的抖動(dòng)沖擊，并且抖動(dòng)衰減時(shí)間長(zhǎng)，收斂速度慢，主觀感受極差。啟動(dòng)工況時(shí)，座椅導(dǎo)軌處振動(dòng)測(cè)試結(jié)果如圖3所示，頻譜分析結(jié)果如圖4所示。

圖3  振動(dòng)測(cè)試結(jié)果

圖4 振動(dòng)測(cè)試頻譜圖結(jié)果

該測(cè)試結(jié)果表明，啟動(dòng)過(guò)程中座椅導(dǎo)軌處振動(dòng)峰值為0.09g，遠(yuǎn)大于目標(biāo)值0.05g，振動(dòng)峰值頻率為11.27Hz。

2、原因分析

2.1 模態(tài)共振分析

電機(jī)E2拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速900r/min，電機(jī)E2的轉(zhuǎn)速由0到1500r/min，拖動(dòng)過(guò)程中電機(jī)的主要激勵(lì)頻率范圍為0~150Hz，發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)頻率范圍0~30Hz，該激勵(lì)頻率范圍覆蓋了動(dòng)力總成剛體模態(tài)頻率和傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率。為驗(yàn)證拖動(dòng)過(guò)程中動(dòng)力總成剛體模態(tài)或者傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)模態(tài)是否被激勵(lì)起來(lái)，特制定如下試驗(yàn)，如表1所示。

通過(guò)主觀評(píng)價(jià)和測(cè)試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并無(wú)明顯改善效果。因此該種可能原因被排除。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火激勵(lì)分析

拔掉發(fā)動(dòng)機(jī)的所有點(diǎn)火線圈，使發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法成功點(diǎn)火。并且通過(guò)OBD接口讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)在座椅導(dǎo)軌布置振動(dòng)加速度傳感器拾取該處振動(dòng)信號(hào)，測(cè)試數(shù)據(jù)如圖6所示。

圖6  發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和振動(dòng)測(cè)試結(jié)果

通過(guò)時(shí)域?qū)Ρ确治觯l(fā)現(xiàn)整車抖動(dòng)最大的時(shí)刻發(fā)生在電機(jī)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)程中，且在相同時(shí)刻拖動(dòng)電機(jī)的扭矩發(fā)生明顯波動(dòng)。由此可以看出：沖擊抖動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火階段無(wú)關(guān)；沖擊抖動(dòng)發(fā)生在拖動(dòng)階段。

2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸背壓分析

拔掉發(fā)動(dòng)機(jī)的所有點(diǎn)火線圈并使節(jié)氣門完全打開減小氣缸背壓，和原狀態(tài)的座椅導(dǎo)軌處振動(dòng)測(cè)試結(jié)果對(duì)比如圖7所示。

圖7  振動(dòng)結(jié)果對(duì)比

由上圖可知，拔掉發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火線圈后座椅導(dǎo)軌處的振動(dòng)峰值比原狀態(tài)有明顯降低，并且主觀感受啟動(dòng)抖動(dòng)和“哐框”聲相對(duì)原狀態(tài)已有明顯改變，由此可知：發(fā)動(dòng)機(jī)背壓大小是影響啟動(dòng)沖擊的原因之一。

2.4 啟動(dòng)電機(jī)力矩分析

在原狀態(tài)基礎(chǔ)上，僅將E2電機(jī)的啟動(dòng)扭矩由原狀態(tài)的140N.m增大到200N.m，和原狀態(tài)的座椅導(dǎo)軌處振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比如圖8所示。

圖8  測(cè)試結(jié)果對(duì)比

由圖 8可知：電機(jī)扭矩加大后，座椅導(dǎo)軌處抖動(dòng)峰值由原狀態(tài)的0.09g降低到0.049g，并且通過(guò)主觀評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)過(guò)程中的沖擊抖動(dòng)和“哐框”聲主觀感受有明顯改善，該評(píng)價(jià)結(jié)果和客觀測(cè)試一致。由此可以得出：電機(jī)E2拖動(dòng)扭矩是影響啟動(dòng)沖擊的因素之一。

因此，基于上述測(cè)試方案所得結(jié)果，可以進(jìn)一步得知：?jiǎn)?dòng)E2電機(jī)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由靜止?fàn)顟B(tài)沖到目標(biāo)轉(zhuǎn)速過(guò)程中，節(jié)氣門始終關(guān)閉，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的被拖過(guò)程中倒拖扭矩波動(dòng)大，同時(shí)，E2電機(jī)的拖動(dòng)扭矩相較發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖扭矩較小，無(wú)法避免發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖扭矩的影響，進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)力合成箱輸出扭矩波動(dòng)大，引起啟動(dòng)沖擊抖動(dòng)問(wèn)題。

3、方案驗(yàn)證

3.1 提升啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)力矩

選擇電機(jī)E2的拖動(dòng)扭矩范圍為160 N.m ~220N.m，座椅導(dǎo)軌處的振動(dòng)峰值測(cè)試結(jié)果經(jīng)整理后如圖9所示。

圖9  測(cè)試結(jié)果對(duì)比

由圖9可知，電機(jī)拖動(dòng)扭矩可以有效擾動(dòng)座椅導(dǎo)軌處振動(dòng)情況，進(jìn)而解決啟動(dòng)沖擊問(wèn)題。選擇200N.m啟動(dòng)效果最好，基本滿足開發(fā)目標(biāo)要求。

3.2 提升啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)力矩

電機(jī)E2拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)程中，使節(jié)氣門由常閉狀態(tài)打開到30%開度，通過(guò)測(cè)試和主觀評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)該方案對(duì)啟停抖動(dòng)有明顯改善，可認(rèn)為該優(yōu)化方案為有效方案。但是該方案實(shí)施過(guò)程需第三方標(biāo)定介入，周期較長(zhǎng)。

綜合以上優(yōu)化方案，考慮動(dòng)力電池的峰值放電功率以及懸置耐久等多項(xiàng)指標(biāo)，制定了最終的優(yōu)化方案：電機(jī)E2拖動(dòng)扭矩加大到190N.m，與此同時(shí)后懸置X向剛度加大到240N/mm，該方案的座椅導(dǎo)軌處振動(dòng)測(cè)試結(jié)果如圖10所示。

圖10  最優(yōu)方案測(cè)試結(jié)果

由圖10可知：連續(xù)10次啟動(dòng)峰值均低于0.05g，滿足開發(fā)目標(biāo)要求，最后將該方案工程化實(shí)施。

4、總結(jié)及優(yōu)化建議

本文以國(guó)產(chǎn)某混動(dòng)車型為研究對(duì)象，利用機(jī)理分析以及制定一系列試驗(yàn)方案尋找啟動(dòng)過(guò)程中整車抖動(dòng)原因，通過(guò)不同試驗(yàn)方案，最終確定引起啟動(dòng)時(shí)，整車抖動(dòng)的原因?yàn)殡姍C(jī)E2拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)程中扭矩波動(dòng)導(dǎo)致。通過(guò)“源-路徑-響應(yīng)”的思路，分別制定了不同的優(yōu)化方案，最后綜合考慮各種因素，選擇了一種組合方案，使啟動(dòng)抖動(dòng)問(wèn)題得以解決，驗(yàn)證了該優(yōu)化方案的有效性。