基于有限元的排气歧管隔热罩的振动分析与噪声验证

以新开发的发动机排气歧管隔热罩为研究对象,充分运用CATIA软件的曲面造型功能和CAE分析功能,对四种方案隔热罩自由模态分析,研究固有频率和对应的振型,对比相应的最大变形量,再通过发动机台架辐射噪声测试验证,选出最优方案,并制作最优方案的样件,通过了整车七万公里道路耐久试验验证。     

排气歧管隔热罩开裂分析及优化改进

为解决排气歧管隔热罩在发动机台架耐久试验中开裂的问题,对隔热罩进行了FEA分析,包括模态分析和动响应分析。结果显示其一阶模态低于发动机最高点火频率,最大振动响应力超过设计要求,位置与实际开裂位置相吻合,开裂根本原因为共振导致应力过大。根据分析结果对隔热罩进行优化改进,新方案隔热罩模态得到提高,振动响应力下降,满足设计要求,并通过了台架耐久试验考核,验证了优化改进方案的可靠性。     

降低两级增压发动机同步噪声的研究

针对车辆行驶时出现的啸叫问题,捕捉噪声源为增压器同步噪声,对该噪声进行噪声-振动-平顺性(NVH)试验。根据同步噪声的产生机理,对增压器G 值和同步噪声贡献量进行了分析。利用锤击测试分析模态,查找隔热罩是否对同步噪声产生放大影响。对优化方案进行测试验证,保证新隔热罩的结构可靠性。     

发动机增压器隔热罩辐射噪声控制

本文以某款涡轮增压器发动机增压器隔热罩作为研究对象,通过在增压器隔热罩里面添加阻尼材料和安装位置增加弹簧垫圈隔振两种方式对发动机增压器隔热罩辐射噪声进行控制研究,来有效降低增压器隔热罩辐射噪声,进而为发动机其他零部件进行噪声控制研究提供参考。     

基于仿真分析的汽车加速轰鸣噪声研究与优化

某SUV工装样车3 GWOT(3 Gear Wide Open Throttle,3挡全油门加速)工况下发动机转速在3 450 r/min左右时驾驶员内耳位置存在明显轰鸣噪声,试验测试结果显示发动机加速噪声声压级曲线在该频率下存在峰值,且2阶噪声起主导作用。通过NTF(NoiseTransferFunction,噪声传递函数)仿真分析发现了轰鸣噪声传递的主要路径,通过动刚度分析和模态分析确定动力总成激励激起副车架模态是轰鸣问题产生的主要原因。对副车架进行改进,提高了副车架1阶弯曲模态频率,同时提高扭力臂悬置安装点的动刚度水平,改善了噪声传递函数并解决加速轰鸣问题。改进后试验测试结果显示发动机加速噪声声压级曲线峰值在该频率下降低,主观感受加速轰鸣噪声基本消失,验证了仿真分析的准确性和改进方案的有效性。     

改善发动机噪声辐射满足车辆新噪声法规

近期,车辆通过噪声法规将发生变化,噪声限值将明显收紧。这种变化要求改进发动机噪声辐射。另一方面,在现有燃油经济性压力下,未来发动机将越来越注重轻量化,这对发动机噪声排放有负面影响。因此,在新的动力系统设计过程中,需要考虑车辆新通过噪声法规的相关要求。在某些情况下,需要开发新的解决方案,在减轻发动机质量的同时改善发动机噪声水平。1种有效方法是优化发动机关键部件设计,如曲轴和发动机底部结构。过去一直采用原始方法进行研究,可以看出发动机零部件对动力系统辐射噪声产生多大影响,此外找出曲轴刚度和动力系统辐射噪声之间的定量关系。实际上,通过改善曲轴刚度,能够使发动机辐射噪声降低1~2dB。而发动机底部结构对辐射噪声的影响可达到3dB。改善噪声辐射的另一种有效方法是加装发动机隔声罩。对3种类型的隔声罩进行了研究:发动机顶部隔声罩、发动机底部隔声罩,以及排气端隔声罩。对于整个动力系统的噪声辐射,每个隔声罩能够降低噪声约1dB。关于发动机顶部隔声罩,Renault公司开发了1款轻量化产品,在保持令人满意的发动机声学性能的同时,隔声罩质量至少减轻50%。Renault公司还提出了隔热-隔声罩新概念,为发动机排气端表面提供隔热和噪声衰减功能。隔热-隔声罩由1层薄钢板和1层厚的玻璃纤维制成。采用这种类型的屏蔽罩,可获得与发动机顶部隔声罩相媲美的噪声衰减功能。此外,与简单的层压钢板隔热罩相比,新的解决方案无需额外增加质量,甚至更轻。     

铸铝一体化发动机罩的可靠性优化设计

为了提高发动机罩的轻量化水平与性能要求,采用“材料-工艺-结构-性能”一体化集成方法设计铸铝一体化发动机罩。建立了发动机罩的有限元模型,通过模态试验验证了所建模型的准确性。以铸铝发动机罩厚度为设计变量,综合考虑发动机罩的刚度和模态性能,采用最优拉丁超立方试验设计构造样本点,联合径向基(Radial Basis Function,RBF)神经网络模型与多岛遗传算法(Multi-Island Genetic Algorithm,MIGA)进行多目标优化。基于RBF-MIGA近似模型和6Sigma可靠性优化方法对发动机罩进行优化设计。结果表明,经可靠性优化后的发动机罩质量减轻了10.59%,约束一阶模态提高了41.43%。     

某商用车轰鸣问题的分析与控制

本文中针对某商用车定置工况发动机怠速转速附近驾驶室轰鸣问题进行了仿真和实验研究。首先通过主观评价初步判定问题工况,而发动机等部位的振动和驾驶室内轰鸣噪声信号测量结果发现,怠速转速附近(810-950r/min)驾驶室存在明显的轰鸣噪声。接着利用阶次分析法和模态分析法分析可知,发动机振动经悬置传递到驾驶室引起共振,进而引发轰鸣噪声。最后通过对比优化方案,采用遗传算法对悬置进行了优化。结果表明,优化后悬置振动传递率降低了46.25%,驾驶室轰鸣噪声降低了8.79d B。     

基于声腔隔断的某车型后排轰鸣声改善研究

某车型在加速工况、车速90～110 km/h、发动机转速1 600～1 900 r/min范围内,存在60 Hz左右的后排低频轰鸣声问题。通过模态分析、面板贡献量分析及NTF(Noise Transfer Function,噪声传递函数)分析等仿真分析及试验手段,从传递路径方面,提出车身后轮罩处声腔填充隔断材料方案,有效地降低了车内后排轰鸣声。     

关于某SUV车型加速轰鸣声问题的解决

NVH性能是影响车辆舒适性的重要因素之一,某SUV车型加速过程中在发动机转速为2600 r/min时存在明显轰鸣声,严重影响车内乘员舒适性。通过道路上车内噪声的测试与分析、模态分析、CAE分析等方法对轰鸣声产生的原因进行了研究,确定该轰鸣声是由车身风挡横梁下板的局部结构振动和空腔声学模态耦合引起的。通过提高车身风挡横梁下板局部刚度改变结构振动的固有频率,避免了风挡横梁下板振动与声腔模态耦合。对风挡横梁下板进行局部改进后,道路试验结果表明车内轰鸣声得到明显改善,噪声降低5d B(A)左右。     

发动机罩板的有限元分析

为验证某款发动机罩板的结构强度和固有特性是否满足设计要求,文章利用HyperWorks软件对该发动机罩板进行了有限元建模、静力学分析和约束模态分析。通过分析发现它的刚度满足设计要求,但是由于它的低阶固有频率偏低,与发动机激励频率接近,因此发动机罩板会产生较大的振动。在后续改进设计中应采取减振措施,尽量减小发动机罩板的振动。     

怠速工况下车内结构噪声传递路径分析与控制研究

以控制怠速工况下车内结构噪声为研究目标,采用子结构模态综合法和边界元法建立基于试验仿真数据的传递路径分析模型,分析怠速工况下驾驶员右耳位置20~100Hz频率范围内各路径的激励力及声学灵敏度,计算各路径结构噪声贡献情况。通过对发动机右悬置车身侧支架进行结构改进、提高其1阶固有频率,使怠速工况下目标响应点主要峰值频率最大降幅为3.72d B,整体噪声水平下降2.50d B。     

一种轻型的纯铝隔热罩材料Nimbus(R)G2

减轻重量日益成为提高燃油经济性和减排的重要促进因素.目前采用的发动机轻型化战略以及涡轮增压技术需要更高效更轻型的隔热罩产品,以保护发动机舱内的热敏型电子元件和其它不耐热的部件.辉门公司为苛刻的隔热要求和减轻重量挑战以及其它发动机舱组装难题研制了专利技术,即名为Nimbus(R) G2的多用途轻型隔热罩材料.公司的该创新隔热罩产品具有极高的隔热效率和成形性能,可根据用户需要制成各种复杂形状.另外,与传统的三明治隔热罩相比,Nimbus(R) G2重量减轻约80％.     

发动机薄壁件结构振动优化

针对某发动机开发过程中出现的薄壁件结构振动及噪声较大的问题,应用有限元、多体动力学相关软件,对发动机表面振动水平进行评估.通过发动机弱点分析,确定优化方向,进行缸盖罩、正时罩和机油盘三大溥壁件结构优化,最终得到合格的优化样机.台架试验验证结果证明了仿真优化方案的合理性,同时,优化后的发动机达到了开发目标.     

基于头碰与结构性能的发动机罩正向优化设计

文章以某发动机罩正向开发为例,通过将头碰工况转化为静态加载的方法,结合刚度模态工况,对发动机罩进行多学科拓扑优化及概念设计。建立全参数化模型,快速设计并验证了发动机罩初始方案。自行开发的二次开发工具包实现了大样本点生成、提交计算及提取结果的自动化。运用基于试验设计与近似模型的参数优化技术,研究了影响发动机罩各项性能的关键因素,同时平衡发动机罩各项性能与重量的关系,得到优化设计方案。通过对Pareto前沿的研究,定量寻找性能之间的走势关系,并寻找性能效率的拐点,从而提高了发动机罩的正向开发能力。     

采用改进的集总平均经验模态分解法的内燃机气门拍击激励与燃烧激励分离的研究

提出了一种改进的集总平均经验模态分解(M-EEMD)方法,并阐述了其基本原理。通过仿真试验,证实了M-EEMD不仅能够很好地解决经验模态分解(EMD)中模态混叠问题,而且能够抑制集总平均经验模态分解(EEMD)的噪声残余和模态分裂等问题。作为实例,对一个4缸4冲程内燃机气缸盖罩的振动信号进行M-EEMD分解,并对分解得到的IMF分量进行时频分析。结果表明M-EEMD能够成功地将内燃机气门拍击引起的机械激励成分与燃烧激励成分分离。     

基于试验模态分析的轿车发动机罩结构分析

作为车身构件最重要的组成部分之一,发动机罩直接影响着车辆的安全性、美观性等诸多性能。通过对两款不同车型的发动机罩的结构对比和试验模态分析,获得两发动机罩的结构、性能差别,为试验模态分析技术在汽车领域的应用提供案例。     

发动机结构噪声的计算机仿真分析

以一台四缸发动机为例,应用计算机仿真技术分析了发动机的结构振动噪声。首先建立发动机总成有限元模型,通过模态分析,为发动机的结构修改提供依据。根据车用发动机的实际使用工况,在不同转速及爆发压力下对其进行动力学计算,得到发动机的表面振动速度级。通过改进发动机结构,使发动机的表面振动速度级降低了5.6dB(A)。     

传递路径分析在车内噪声优化中的应用

为实现对某款越野车车内噪声性能进行前期预测和优化,运用Altair公司Hyper Works软件NVH-Director模块搭建了"整备车身+整备车架"分析模型。通过传递路径贡献量分析找到影响车内噪声的关键路径,并结合模态贡献量分析识别出车身顶棚为关键影响部位。以整备车身结构作为优化对象制定优化方案,优化后车内噪声比优化前降低了约6 d B(A),达到优化目标。     

某SUV车型起步异响原因分析及优化

针对某SUV AT车型起步工况"哼棱"异响问题,通过问题噪声频谱分析、模态/结构灵敏度验证等分析手段,系统的排查了异响问题的激励源、传递路径及振动体,得出异响产生机理是发动机轮系激励引起发动机悬置支架共振。借助有限元分析评估发动机悬置优化方案,通过优化悬置主簧结构,悬置支架模态避开轮系激励频率,解决起步异响问题。