基于多体动力学仿真和测量验证的3缸发动机悬置优化研究



基于多体动力学仿真和测量验证的3缸发动机悬置优化研究

近年，轻型和节能动力乘用车采用不带平衡轴的3缸发动机是一种发展趋势，客户对汽车发动机舱内NVH特性的期望越来越高。发动机支架是将发动机振动噪声传递到驾驶舱内的主要中介。3缸研究工作的隔振是一项具有挑战性的研究工作，这是由于发动机总成刚体模态和发动机点火频率的重叠。这种频率的重叠可以根据多体动力学（MBD）模拟修改悬架特性和支架位置来改善。介绍了用于前驱汽车两种类型3缸发动机的横向安装悬置系统，阐述了基于MSC-ADAMS的刚体模态分析程序和发动机悬置系统优化设计。研究中，通过实际的汽车NVH参数测量，也验证了仿真结果的正确性。

车辆底部有3个悬置系统的安装点，3个发动机支架进行了预加载。在之后的研究中，对前悬置位置进行了调整，使得后悬置的预加载力为零。当右侧和左侧悬置移动接近扭滚轴以及传统的后悬置转换为扭转杆时，研究了刚体模块的变化规律。上述这种布局也被称为摆锤悬置系统。模态分析表明，摆锤悬置系统的侧倾模态纯度相比于三点悬置系统有所改进。由于扭力杆上只有非常少的预加载力（理想情况下小于100N），因此悬置支架就可以选择更加轻量的扭力杆，有效地减轻悬置系统的质量。研究结果显示，相比于三点悬置系统，摆锤悬置系统怠速时有更好的NVH特性。降低怠速转速对怠速的NVH特性有消极影响，但是对燃油消耗却有积极影响。对于摆锤悬置系统发动机，其怠速转速降低直到其NVH特性与传统的三点悬置系统相当，这样既能减少燃油消耗还能保证NVH特性不降低。在质量方面，摆锤悬置系统更有助于减轻汽车质量。研究显示，将传统的后支撑轴转换成扭力杆后，悬置系统质量可以减轻将近40%。

Prince Shital et al. SAE 2015-26-0126.

编译：陈鹏飞