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当AVLEXCITE用于车辆降噪的发动机仿

发布时间:2021-09-10 07:08:18 阅读: 来源:聚氨酯厂家
当AVLEXCITE用于车辆降噪的发动机仿

AVLEXCITE用于车辆降噪的发动机仿真

[摘要] 噪声和振动工程已成为汽车工业扩大市场的重要因素。不用置疑,在中国为区别产品优劣和满足外部噪声法规,NVH(噪声、振动和粗暴)问题越来越重要。

与配置良好的工程试验方法一道,发动机噪声辐射和振动的仿真已频繁应用于发动机的开发过程中。仿真的基本方法仍然在不断发展,并获得稳步提高。本文着重讨论发动机计算声学的当前常用方法,并展望新方法和新技术,可在不久的将来应用在发动机和车辆的开发过程中。

概述

为减少城市环境的噪声污染,并满足不断增长的舒适性要求,需要低噪声的车用发动机和动力总成。因此在设计阶段,需要适用广泛的仿真方法和软件工具,来分析噪声的产生和传递至机体或总成的复杂物理现象。

AVL EXC将低密度塑料薄膜大范围转化成燃料和其他再生产品在技术上和经济上已可行ITE正是为这些应用而开发的,它结合杰出的仿真技术,可实现发动机动力学和噪声的仿真计算,获得接近真值的理想结果[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]。

1 前言

当车辆在公路上高速行驶时,风声和轮胎噪声是主导的,但在城镇中使用时,发动机则是最重要的噪声源。由于法规旨在降低城镇环境噪声污染,故低噪声发动机是降低车辆噪声的重要手段。

测量技术已在过去的时间里得到发展、应用和报道。由加窗及随后的其它处理方法,可成功获取单一噪声源,进而估计单一噪声源在车辆行驶总噪声中的主导贡献,包括考虑噪声源辐射的方向性、传播和反射,或使用车辆近场大型麦克风阵[4]。可确定的单一噪声源常来自发动机表面、油底壳、齿轮箱表面、排气口、排气消声器、排气管、进气口、进气管表面以及轮胎(与道路)等。图1 为一实例。

图1 行驶噪声源分析实例图2 显示了世界范围产柴油机的1 米噪声级的典型范围,测量依据DIN45636 (SAE J1074)。额定转速下汽油机噪声的典型范围和绝对噪声级与此相似。在低速低负荷下,汽油机噪声级一般会比相当的柴油机小10dB 以上[5]。拉力机发展动向

图2 世界范围产柴油机典型的1m 噪声级,根据DIN 45636 (SAE J1074)在无严格噪声法规的地区,发动机噪声差异巨大,非常先进的低噪声概念发动机噪声在下限,而技术过时的发动机噪声在上限。

图3 为一典型的声强测量结果,可有效获得发动机声学特征,并确定单个部件对声功率的贡献[5]。

图3 声强测量结果,获得单个部件对声功率的贡献在发动机辐射噪声源中,有许多不同的激励机理。主要激励源是燃烧噪声,即脉动气缸压力导致的振动直接激励轴系振动,另外惯性力、活塞敲击力、配气机构和正时驱动、以及齿轮箱部件等也引起轴系和动力总成的振动。从全局或局部对激励响应、激励传递和噪声表面辐射减少1亿吨标煤的能源消耗的角度来看,动力总成的结构同样重要。再设计板卡较容易有,不同激励力和不同的动力总成部件都强烈影响辐射噪声频率范围。因此,发动机声学优化应主要瞄准整个动力总成,考虑激励力、全局结构振动和所有部件的局部振动。

发动机基本振动可通过测量和模拟仿真来了解[1]。低频段,大约到第7 倍频程,气体力和轴系惯性力是最主要的因素;高频机械噪声中,活塞敲击噪声,配气机构和正时驱动,齿轮箱部件成为主导因素。曲轴箱的概念和设计决定了动力总成的全局振动行为以及轴系激励至机体表面的传递。最后,如油底壳、阀盖等部件的表面局部振动也影响噪声辐射。

2 发动机导致的车辆外部噪声的仿真

2.1 基于有限元法的发动机NVH 仿真

当前广泛使用的发动机有限元仿真是发动机开发过程中有效而重要的技术,可用来确定降低NVH 的潜力。

图4 为简要框图,用于探测发动机NVH 的改进潜力。基于三维CAD 数据、材料数据、基本发动机数据等,可建立用于NVH 计算的有限元模型。对现有原形的发动机,可使用模态分析结果来校验有限元模型。同时,如燃气压力、齿轮系、配气机构和活塞敲击等激励力可计算得到,并施加在有限元模型上。

图4 用于探究发动机NVH 改进潜力的数值仿真简要框图利用有限元模型和计算所得激励力,可计算得到发动机基本结构在不同工况下的动力学行为,如:不同频段的表面速度彩图,发动机悬置的速度和位移,曲轴行为,半球空间噪声辐射等。

针对得到的关键问题,可修改结构和/或激励,调整仿真模型并重新计算动力学行为。这些“优化循环”可理想地趋向确定目标,如图4 所示。

依靠严格的边界条件,如发动机设计参数和计算获取的激励,基于有限元分析的发动机NVH 改进潜力的探究,基本上大约需10 人月的工作量,参见图4。采用“并行过程

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