(三)影响发动机振动与噪声的因素
3.1齿轮啮合传递
齿轮噪声是一种对来自齿轮组产生的传动角度旋转变化的响应,这种噪声是齿轮、轴承、轴和传动系统机座相互作用的结果,这种激励源来自齿轮啮合时的啮合处,通过不同的连接传到车身。齿轮声通常表现为呜呜的叫声,发生在200~1800Hz这一范围内。
3.2节气门打开/关闭
节气门由开到关或由关到开时传动系统扭转的瞬态响应,由于发动机存在摆动,发动机转速会在扭矩反向时随着传动系统的旋转余量变化,当摆动加强时,一个扭转脉冲就会通过驱动轮和悬架传到车身。
发动机扭矩增加越快,响应就越严重,对于给定的节气门开度,最后的发动机扭矩增加是由进气歧管的容积限制的,它们成指数关系,如果瞬时空燃混合物保持均匀,那么进气歧管的容积越大,发动机的扭矩增加就越慢。
3.3离合器分离/结合
这种振动一般发生在加速踏板下压时,如果高挡位30~40km/h时最为严重。在带有白锁变矩器传动轴的车辆上,开式变矩器可以让发动机的转速升到超过这个抖动范围,从而过滤发动机的扭矩脉冲,通常前轮驱动的车比后轮驱动的车更加严重。
3.4发电机运转噪声
发电机因为自身转速很高,因此也是一种很大的振动噪声根源。如果传动比大约为3.3,当发动机转速靠近6000r/min时,最大的发电机转速可以达到20000r/min。在如此高速下,来自冷却风扇的噪声和一些不平衡力就会更加严重,从NVH的观点来看,降低发电机的转速和增加安装支架的刚度可以有效地降低激励源,既然发电机的冷却需求作为决定传动比的考虑因素,发电机的位置和发动机舱内的空气流就应该首先考虑。
3.5进气系统
进气系统通常通过下面四个方面产生影响。消音容积、进气口的位置、进气口噪声、壳体的辐射噪声。
3.5.1一般来说,消音容积越大越好,对四缸发动机来说,通常消音元件的容积要求达到10到15L。
3.5.2进气管口的位置选择要考虑四个因素:噪声源的角度,考虑避免水、雪、灰尘和杂质进入进气系统,气体在进气系统中运行通畅,进气口与节气门之间的空间。
3.5.3一般采用下述两种方法减小进气口噪声:进气管延伸插入空气滤清器壳体或使用串联的赫尔姆兹消音器。单个赫尔姆兹消音器只能消除一个频率及其附近频带的噪声,两个串联的赫尔姆兹消音器可以消除两个频率的噪声。
3.5.4进气系统的影响。在进气歧管与空气滤清器壳体之间增加柔性管。这种柔性管的刚度非常低,因此发动机的振动基本上被隔掉,传递到车体上的振动非常小;托板与车体之间用橡胶垫隔开,这样车体的振动和进气系统的振动彼此隔开。
3.6排气系统
排气系统的影响主要体现在下述四个方面。空气动力噪声、冲击噪声、辐射噪声、尾管噪声。
3.6.1空气动力噪声。空气气流是稳定的,空气动力噪声取决于排气管道的直径,排气系统的结构。低转速时,空气动力噪声是主要噪声来源。
3.6.2冲击噪声。排气管道中不稳定的气流会对管道产生冲击,从而形成冲击噪声。比如,排气多支管弯曲段的弧度太小,发动机出来的气流会对它产生强烈的冲击,从而发出 “砰砰”的冲击噪声。在管道截面积突然变化的时候,也会产生冲击噪声。
3.6.3辐射噪声。辐射噪声的大小取决于这些板结构的几何尺寸、结构形状、刚度等。辐射噪声的频率一与薄板结构振动的频率是一致的。解决辐射噪声的途径有两个:减少激励、改变结构的特征,如质量、刚度和阻尼。
3.6.4尾管噪声。尾管的辐射噪声是一种脉动噪声。声音是以平面波在管道中传播,当到达尾管时,气流就产生脉动噪声,就好像在尾管处有一个活塞在运动。
3.7机械噪声
机械噪声主要包括:活塞裙部与头部对气缸壁的敲击噪声、气门对气门座圈的敲击噪声、喷油器针阀对座体的敲击噪声、正时链条与链轮的摩擦噪声、轮系与皮带的摩擦噪声、FT缩机运转噪声、机油泵齿轮的啮合噪声、平衡轴齿轮的啮合噪声、轴径与轴瓦/轴孔之间的撞击与摩擦噪声、曲柄的扭转振动和弯曲振动噪声、发动机总成自身频率振动、发动机悬置安装点的振动、曲轴的扭矩波动、启动机电机运转噪声。
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