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发动机附件NVH探讨

2024-01-02 09:36:29·  来源：汽车NVH云讲堂  
　

问题描述

发动机附件在工作时会产生NVH（噪音、振动和刚度）扰动和动态不平衡力。大部分可听到或可触摸到的扰动发生在300Hz以下，但噪声也可能增加到3000Hz。像第3章所提到的悬置刚度问题一样，通过适当的设计可以避免许多振动噪声问题。在设计时，应权衡包装、替换件的通用性和成本等问题。


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总体讨论

附件装在发动机上是为了辅助驾驶操纵、提供冷却和为整车提供电能。这些装置在工作时通常会产生循环能量输出，因此会产生NVH扰动，包括由部件不平衡引起的力矩。要解决这些问题，可以采取以下基本方法：

降低部件不平衡

降低驱动速度

增加活塞、叶片和加强筋的数量，以减少单个冲击。此外，单个激励输入之间的相互作用比总输入产生的扰动更严重。最后，附件必须视为整车的一部分，附件的最终安装应旨在实现完美的整车而不仅仅是单个组件。附件的设计不应仅仅是为了解决NVH问题，还应考虑整体设计，包括NVH和附件的工作输出。在设计时要考虑到整车环境，并进行基本的样车测试。工作性能与NVH的平衡

所有附件都必须符合发动机的动力性能和燃油经济性指标。附件的设计最终目标是实现动力性能和用户满意度之间的平衡。需要考虑附件的运转速度、载荷要求和尺寸平衡。

在设计时，应考虑附件中部件尺寸、重量和运行速度之间的平衡。过大的质量会增加控制振动惯性的难度，运转速度会影响一阶声音的能量级。优化发电机尺寸也可能导致许多冲突。福特公司通常使用40安培、65安培甚至更大的70安培发电机。


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频率排列

通过平衡规范可以控制许多扰动。更有效的方法是将频率之间保持一定的间隔，这与传动比和齿数等因素有关。应该将扰动频率之间至少拉开10%的差距。如果无法实现这种差距，那么部件产生的微小振动能量级可能会引发严重冲突。

对于等速马达（如电控冷却风扇或辅助泵），其转速应降低，以避免与主要驱动模态的频率排列相重叠。如果同时使用两个或更多的马达，它们的频率应至少错开10%。

发电机注意事项

由于发电机的高转速，它也是一个重要的NVH问题来源。当传动比约为3.3时，当发动机转速接近6000rpm时，最大发电机转速可达20000rpm。在如此高速下，来自冷却风扇的噪声和一些不平衡力会更加严重。从NVH的角度来看，降低发电机的转速和增加安装支架的刚度可以有效地减少激励源。由于发电机的冷却需求是决定传动比的考虑因素，因此发电机的位置和发动机舱内的空气流动应首先考虑。


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根据已有的规则，如0.25kg.mm规则，如果采用3.36的传动比，当发动机转速为5000rpm时，将产生约770N的力。这个力大于其他运动部件如传动轴、车轮和方向盘产生的力。因此，建议使用0.14kg.mm的发电机，这样即使在最高转速时也只会产生约450N的力。

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