注：本文節(jié)選自《汽車發(fā)動機NVH性能開發(fā)與工程實踐》，由機械工業(yè)出版社出版

本書從汽車NVH性能開發(fā)工程師的角度出發(fā)，努力將基礎(chǔ)理論、產(chǎn)品設(shè)計、工程經(jīng)驗和措施方案等方面緊密地融合在一起，可以供汽車NVH性能開發(fā)工程師、發(fā)動機性能集成開發(fā)工程師、汽車動力系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)工程師、高等院校振動噪聲方向在校學(xué)生和科研人員等的閱讀參考。

隨著計算機仿真模擬分析技術(shù)的發(fā)展，多種通用或?qū)Ｓ玫陌l(fā)動機開發(fā)仿真軟件不斷地涌現(xiàn)，快速推動了發(fā)動機平衡設(shè)計開發(fā)技術(shù)的深入發(fā)展。在發(fā)動機平衡設(shè)計的概念階段，曲柄連 桿機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)分析模型，通常是把各個組成構(gòu)件假設(shè)為剛體，把曲軸部件簡化為簡 支梁模型，把曲柄連桿機構(gòu)的連續(xù)質(zhì)量零部件簡化轉(zhuǎn)換為特定位置的集中質(zhì)量模型，并且還會 忽略往復(fù)慣性力的高階次子項，這些簡化方法可能會引起較大的計算分析誤差。

隨著計算機三維建模技術(shù)、有限元仿真分析技術(shù)和多剛體動力學(xué)仿真分析技術(shù)的不斷成熟，虛擬樣機設(shè)計分析技術(shù)已經(jīng)在發(fā)動機工程開發(fā)實踐中得到了廣泛的應(yīng)用，不僅可以提高計 算分析的精度，還大大地減少了平衡系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計時間。通常利用計算機三維建模軟件對發(fā) 動機曲柄連桿機構(gòu)的各個零部件建立起三維的數(shù)字模型，再導(dǎo)入到有限元分析軟件中進行動力 學(xué)分析計算，并生成中性的模型分析結(jié)果文件，然后輸入到多體動力學(xué)仿真分析軟件或者軟件 模塊之中，最后完成詳細(xì)的運動學(xué)分析和動力學(xué)響應(yīng)分析。如圖 2-34 所示，充分考慮發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)零部件的連續(xù)性柔體特性和非線性特征，再結(jié)合熱力學(xué)、流體力學(xué)和標(biāo)定策略等 的關(guān)聯(lián)控制方法與性能屬性，即基于多屬性集成環(huán)境的多柔性體動力學(xué) MFBD（Multi Flexible Body Dynamics）仿真分析，這是發(fā)動機平衡機構(gòu)仿真技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的主要方向之一。

本書內(nèi)容簡介：本書重點針對發(fā)動機NVH性能開發(fā)過程中的重點機構(gòu)和零部件系統(tǒng)分別進行了闡述，共分成8章：第1章為發(fā)動機振動激勵的基本原理和理論基礎(chǔ)部分，主要介紹了單缸和多缸發(fā)動機的振動激勵分析機理。第2章則詳細(xì)地闡述了發(fā)動機平衡性設(shè)計開發(fā)的概念方法和常見的衍生NVH問題。第3章從發(fā)動機噪聲的分類、發(fā)動機噪聲的測試評價及各種類型噪聲的識別分析技術(shù)等，并提供了較全面的問題分析排查方法和工程解決措施方案。第4章詳盡地闡述了各種類型的增壓器噪聲問題。第5章介紹了進氣系統(tǒng)的NVH性能集成開發(fā)流程、常見的進氣系統(tǒng)噪聲問題、進氣系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的聲學(xué)特性分析和進氣系統(tǒng)的聲增強技術(shù)。第6章介紹了排氣系統(tǒng)NVH性能集成開發(fā)的要素、不同消聲器類型的聲學(xué)特性分析和排氣系統(tǒng)的常見噪聲問題。第7章介紹了發(fā)動機燃油系統(tǒng)的噪聲問題。第8章介紹了常見的發(fā)動機NVH性能開發(fā)典型案例。

《汽車發(fā)動機NVH性能開發(fā)與工程實踐》目錄

第1章　發(fā)動機的振動激勵分析1

1.1　發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的簡介1

1.2　中心式曲柄連桿機構(gòu)的運動學(xué)分析4

1.3　偏心式曲柄連桿機構(gòu)的運動學(xué)分析8

1.4　單缸發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的質(zhì)量換算9

1.4.1　活塞組的等效質(zhì)量換算9

1.4.2　曲軸組的等效質(zhì)量換算10

1.4.3　連桿組的等效質(zhì)量換算11

1.4.4　曲柄連桿機構(gòu)的兩質(zhì)點力系簡化模型12

1.5　單缸發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的動力學(xué)分析13

1.5.1　缸內(nèi)氣體作用力13

1.5.2　往復(fù)慣性力14

1.5.3　離心慣性力15

1.6　單缸發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的力傳遞分解和受力分析15

1.6.1　活塞銷中心的作用力和力傳遞分解15

1.6.2　曲柄銷中心的力傳遞分解和受力分析16

1.6.3　曲軸主軸頸的力傳遞分解和輸出轉(zhuǎn)矩16

1.6.4　曲柄連桿機構(gòu)的氣動轉(zhuǎn)矩和慣性轉(zhuǎn)矩17

1.6.5　曲柄連桿機構(gòu)的傾覆力矩分析18

1.6.6　曲軸主軸頸的反作用力分析18

1.6.7　單缸發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的激勵載荷分析19

1.7　多缸發(fā)動機的振動激勵分析20

1.7.1　多缸發(fā)動機的氣缸序號和曲柄圖20

1.7.2　多缸發(fā)動機的曲柄排列和發(fā)火順序21

1.7.3　多缸發(fā)動機激勵源的合成分析22

第2章　發(fā)動機的平衡性設(shè)計分析25

2.1　發(fā)動機平衡的基本概念26

2.2　單缸發(fā)動機的平衡性分析26

2.2.1　離心慣性力的平衡分析27

2.2.2　往復(fù)慣性力的平衡分析28

2.3　直列式多缸發(fā)動機的平衡性方法33

2.3.1　多缸發(fā)動機旋轉(zhuǎn)離心慣性力和力矩的平衡方法33

2.3.2　多缸發(fā)動機往復(fù)慣性力和力矩的平衡方法35

2.4　直列式四沖程4缸發(fā)動機的平衡機構(gòu)設(shè)計36

2.5　直列式四沖程3缸發(fā)動機的平衡機構(gòu)設(shè)計38

2.5.1　3缸發(fā)動機激勵源分析和平衡方案39

2.5.2　3缸發(fā)動機混合動力平臺開發(fā)的平衡方案41

2.5.3　3缸發(fā)動機平衡軸機構(gòu)的NVH性能測試對比41

2.6　平衡軸機構(gòu)設(shè)計的基本要求43

2.7　平衡軸齒輪傳動系統(tǒng)的常見噪聲問題44

2.7.1　平衡軸齒輪傳動NVH問題的案例44

2.7.2　平衡軸齒輪傳動系統(tǒng)NVH性能的控制47

2.7.3　橡膠減振齒輪在平衡軸機構(gòu)中的應(yīng)用50

2.7.4　剪刀齒輪在平衡軸機構(gòu)中的應(yīng)用51

2.7.5　非金屬齒輪在平衡軸機構(gòu)中的應(yīng)用52

2.8　仿真分析技術(shù)在發(fā)動機平衡開發(fā)中的應(yīng)用53

2.9　多缸發(fā)動機的內(nèi)部平衡分析53

第3章　發(fā)動機的噪聲分析控制55

3.1　發(fā)動機噪聲的分類55

3.2　發(fā)動機輻射噪聲的測試評價58

3.2.1　基于整車狀態(tài)的發(fā)動機振動噪聲測試評價58

3.2.2　基于發(fā)動機NVH臺架消聲室的發(fā)動機輻射噪聲測試評價59

3.3　發(fā)動機的燃燒噪聲62

3.3.1　燃燒噪聲的分類63

3.3.2　基于缸內(nèi)壓力頻譜特征的燃燒噪聲分析64

3.3.3　燃燒噪聲的振動噪聲傳遞特征分析67

3.3.4　燃燒噪聲開發(fā)的控制69

3.4　增壓直噴汽油機爆燃噪聲的診斷控制71

3.4.1　普通爆燃與超級爆燃72

3.4.2　整車狀態(tài)的超級爆燃排查診斷73

3.4.3　超級爆燃的影響因素與控制措施74

3.5　發(fā)動機的機械噪聲簡述75

3.6　活塞敲擊噪聲的分析控制76

3.6.1　常見的活塞敲擊現(xiàn)象78

3.6.2　活塞敲擊噪聲的類型78

3.6.3　活塞敲缸的機理分析79

3.6.4　改善活塞敲缸問題的措施方案80

3.6.5　活塞銷敲擊的機理分析82

3.6.6　常見的活塞銷敲擊現(xiàn)象83

3.6.7　改善活塞銷敲擊問題的措施方案83

3.7　配氣機構(gòu)噪聲的分析控制84

3.7.1　配氣機構(gòu)氣門驅(qū)動方式的類型85

3.7.2　配氣機構(gòu)的常見噪聲問題87

3.7.3　改善配氣機構(gòu)噪聲問題的措施方案89

3.8　正時鏈傳動噪聲的分析控制96

3.8.1　正時鏈傳動與正時同步帶傳動的性能比較97

3.8.2　正時鏈傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成99

3.8.3　 正時鏈傳動的不均勻性分析（多邊形效應(yīng)）102

3.8.4　正時鏈傳動系統(tǒng)的常見噪聲問題104

3.8.5　改善正時鏈傳動系統(tǒng)噪聲問題的措施方案107

3.9　正時同步帶傳動噪聲的分析控制112

3.9.1　正時同步帶傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成112

3.9.2　正時同步帶的振動特性分析116

3.9.3　正時同步帶傳動系統(tǒng)的常見噪聲問題118

3.9.4　改善正時同步帶傳動系統(tǒng)噪聲問題的措施方案122

3.10　發(fā)動機前端附件驅(qū)動系統(tǒng)噪聲的分析控制125

3.10.1　發(fā)動機前端附件驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成126

3.10.2　發(fā)動機前端附件驅(qū)動系統(tǒng)的振動特性分析131

3.10.3　多楔帶傳動的彈性滑動與打滑132

3.10.4　發(fā)動機前端附件驅(qū)動系統(tǒng)的常見噪聲問題134

3.10.5　改善發(fā)動機前端附件驅(qū)動系統(tǒng)噪聲問題的措施方案140

3.11　發(fā)動機噪聲的識別分析技術(shù)143

3.11.1　發(fā)動機噪聲識別方法的分類144

3.11.2　傳統(tǒng)的發(fā)動機噪聲識別方法145

3.11.3　基于信號處理技術(shù)的發(fā)動機噪聲識別方法150

3.11.4　基于聲學(xué)傳感器陣列的發(fā)動機噪聲識別方法156

3.11.5　基于智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)動機噪聲識別方法159

第4章　廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)的噪聲分析控制161

4.1　廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成165

4.1.1　廢氣渦輪系統(tǒng)165

4.1.2　壓氣機系統(tǒng)167

4.1.3　中間軸承系統(tǒng)168

4.1.4　廢氣旁通閥系統(tǒng)169

4.1.5　進氣旁通閥系統(tǒng)169

4.1.6　中冷器170

4.2　廢氣渦輪增壓噪聲的分類171

4.3　喘振172

4.3.1　喘振的常見工況172

4.3.2　喘振的類型173

4.3.3　喘振的機理174

4.3.4　喘振的識別方法175

4.3.5　改善喘振問題的措施方案175

4.4　輕度喘振噪聲177

4.5　泄氣聲180

4.6　同步噪聲183

4.6.1　同步脈沖噪聲185

4.6.2　同步振動噪聲186

4.6.3　同步脈沖噪聲與同步振動噪聲的識別190

4.7　次同步噪聲191

4.7.1　軸承類型與油膜穩(wěn)定性191

4.7.2　次同步噪聲與油膜渦動193

4.7.3　徑向軸承浮環(huán)類型與油膜渦動195

4.7.4　改善次同步噪聲問題的措施方案196

4.8　次同步純音197

4.9　超同步脈沖噪聲198

4.10　高階諧次噪聲199

4.11　葉片通過頻率噪聲201

4.12　葉尖間隙氣動噪聲203

4.13　電鋸噪聲205

4.14　執(zhí)行器異響207

4.14.1　廢氣旁通閥執(zhí)行器的異響問題207

4.14.2　進氣旁通閥執(zhí)行器的異響問題208

第5章　進氣系統(tǒng)NVH開發(fā)與工程實踐210

5.1　基于整車的進氣系統(tǒng)NVH性能集成開發(fā)流程211

5.2　進氣系統(tǒng)的常見噪聲問題213

5.2.1　進氣系統(tǒng)的周期性壓力脈動噪聲213

5.2.2　進氣系統(tǒng)的湍流噪聲213

5.2.3　進氣系統(tǒng)的氣柱共振噪聲214

5.2.4　進氣系統(tǒng)的赫姆霍茲共振噪聲214

5.3　進氣系統(tǒng)NVH零部件的聲學(xué)特性分析214

5.3.1　空濾器的聲學(xué)特性設(shè)計 215

5.3.2　低頻諧振腔的聲學(xué)特性分析220

5.3.3　1/4波長管的聲學(xué)特性分析221

5.3.4　1/2波長管的聲學(xué)特性分析223

5.3.5　高頻諧振腔的聲學(xué)特性分析223

5.3.6　編織管的聲學(xué)特性分析226

5.4　進氣系統(tǒng)的聲增強技術(shù)227

5.4.1　進氣系統(tǒng)的聲傳導(dǎo)增強裝置228

5.4.2　進氣系統(tǒng)的電子模擬聲裝置230

第6章　排氣系統(tǒng)NVH開發(fā)與工程實踐231

6.1　排氣系統(tǒng)NVH開發(fā)概述231

6.1.1　排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成231

6.1.2　排氣系統(tǒng)的主要功能和設(shè)計要點232

6.1.3　基于整車的排氣系統(tǒng)NVH性能集成開發(fā)流程介紹233

6.2　排氣系統(tǒng)消聲器的聲學(xué)特性分析237

6.2.1　排氣系統(tǒng)的阻性消聲器238

6.2.2　排氣系統(tǒng)的抗性消聲器239

6.2.3　排氣系統(tǒng)的復(fù)合阻抗式消聲器241

6.2.4　排氣系統(tǒng)的擴散式消聲器242

6.3　排氣系統(tǒng)的常見噪聲問題243

6.3.1　排氣系統(tǒng)的周期性壓力脈動噪聲244

6.3.2　排氣系統(tǒng)的管路駐波噪聲244

6.3.3　排氣系統(tǒng)的赫姆霍茲共振噪聲245

6.3.4　排氣系統(tǒng)的孔腔流激振蕩噪聲245

6.3.5　排氣系統(tǒng)的沖擊波噪聲247

6.3.6　排氣系統(tǒng)的氣流噪聲249

6.3.7　排氣系統(tǒng)的異響251

6.4　排氣系統(tǒng)的雙模式控制技術(shù)252

6.4.1　雙模式排氣系統(tǒng)的閥門裝置和驅(qū)動方式252

6.4.2　雙模式排氣系統(tǒng)的匹配開發(fā)要點253

第7章　燃油系統(tǒng)噪聲的分析控制255

7.1　發(fā)動機燃油系統(tǒng)噪聲控制的概述255

7.1.1　發(fā)動機燃油系統(tǒng)的組成255

7.1.2　發(fā)動機燃油系統(tǒng)的功能作用255

7.1.3　怠速工況的發(fā)動機高壓燃油噴射系統(tǒng)噪聲分析256

7.2　噴油器噪聲的分析控制257

7.2.1　噴油器的工作原理257

7.2.2　噴油器噪聲問題的現(xiàn)象機理258

7.2.3　改善噴油器噪聲問題的措施方案259

7.3　高壓油泵噪聲的分析控制261

7.3.1　高壓油泵的工作原理261

7.3.2　高壓油泵噪聲問題的現(xiàn)象機理262

7.3.3　改善高壓油泵噪聲問題的措施方案262

7.4　炭罐電磁閥噪聲的分析控制264

7.4.1　炭罐電磁閥的工作原理264

7.4.2　炭罐電磁閥噪聲問題的現(xiàn)象機理266

7.4.3　改善炭罐電磁閥噪聲問題的措施方案266

第8章　發(fā)動機NVH性能開發(fā)案例269

8.1　混合動力總成系統(tǒng)的發(fā)動機加速粗糙聲269

8.1.1　問題現(xiàn)象269

8.1.2　解決思路270

8.1.3　措施方案271

8.2　前端附件輪系傳動帶的橫向振動噪聲異響271

8.2.1　問題現(xiàn)象271

8.2.2　問題測試和排查分析272

8.2.3　曲軸轉(zhuǎn)動激勵的測試對比273

8.2.4　整車靜置狀態(tài)的附件傳動帶頻響特征測試274

8.2.5　措施方案275

8.3　BSG混合動力發(fā)動機的前端輪系傳動帶縱向振動控制與壓縮機嘯叫275

8.3.1　問題現(xiàn)象275

8.3.2　問題測試和排查分析276

8.3.3　潛在的機理分析278

8.3.4　解決思路280

8.3.5　措施方案281

8.4　急加速過程的節(jié)氣門嘯叫281

8.4.1　問題現(xiàn)象281

8.4.2　問題測試和排查分析282

8.4.3　潛在的機理分析283

8.4.4　措施方案284

8.5　不銹鋼排氣歧管的流致噪聲問題分析控制285

8.5.1　問題現(xiàn)象285

8.5.2　問題測試和排查分析285

8.5.3　潛在的機理分析287

8.5.4　排氣歧管的流致噪聲CFD仿真分析優(yōu)化287

8.5.5　措施方案288

8.6　怠速關(guān)空調(diào)工況燃油管路壓力脈動引起的車內(nèi)噪聲289

8.6.1　問題現(xiàn)象289

8.6.2　排查分析289

8.6.3　潛在的機理分析290

8.6.4　解決思路291

8.6.5　措施方案292

8.7　發(fā)動機凸輪軸直驅(qū)的旋片式機械真空泵噪聲問題分析優(yōu)化293

8.7.1　問題背景293

8.7.2　問題測試和排查分析293

8.7.3　機械真空泵脈動噪聲的傳遞路徑分析296

8.7.4　解決思路297

8.7.5　措施方案297

參考文獻299

點擊以下鏈接購買

https://mp.weixin.qq.com/s/izCeLpNbU5btjph0iwtQ_A

作者簡介

張軍，工學(xué)博士，畢業(yè)于上海交通大學(xué)機械設(shè)計與理論專業(yè)，正高級工程師，始終堅守在振動噪聲領(lǐng)域研究和車型產(chǎn)品NVH性能開發(fā)工作的第一線，擅長快速解決NVH領(lǐng)域的“疑難雜癥”，積極開展汽車NVH技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究和流程體系建設(shè)，探索汽車NVH技術(shù)與智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的融合實踐，積極推動中國自主品牌汽車企業(yè)的NVH開發(fā)核心技術(shù)發(fā)展與NVH專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文140多篇申請專利40多項，兼任多所高校的研究生指導(dǎo)老師，兼任國內(nèi)外多個學(xué)術(shù)期刊的審稿人，現(xiàn)為賽力斯汽車有限公司資深NVH專家。

本書由機械工業(yè)出版社出版，本文經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。