基于某款发动机减振皮带轮对NVH性能的影响分析

摘要：某款发动机在开发过程中，搭载于整车进行NVH 主观评价试验，发现在某种试验工况下存在敲击噪声。经NVH 测试分析，该敲击噪声仅出现在某一频率段的特定工况下。在此工况下，曲轴系统弯曲振动引起的噪声幅值较大。围绕此弯曲振动问题，调整减振皮带轮转动惯量和频率，制作不同频率组合的样件，进行NVH 性能测试和主观评价对比，找出了对NVH 性能改善比较明显的减振皮带轮最佳频率范围。

引言

NVH 是噪声、振动与声振粗糙度（noise、vibration、harshness）的英文缩写。它给汽车用户最直接的感受是驾乘的“舒适感和静谧性”。随着生活水平的提高，消费者越来越看重汽车的舒适性，即NVH 性能。因此，在汽车开发过程中，必须进行NVH 分析。NVH 是衡量汽车制造质量的一个综合性指标，直接反映了汽车的品质。在竞争日益激烈的汽车行业，大部分汽车制造企业不惜投入巨资，把提高NVH 性能做为研发重点。汽车舒适度决定了客户的购买行为，同时促使企业提高汽车产品的市场竞争力。

噪声与振动评价首先是车内噪声评价。顾客在购买汽车时，最关心的是坐在车内对噪声与振动的感觉，即车内噪声评价。车内噪声评价反映了一辆汽车整体噪声与振动水平，又称为整车评价。整车评价是汽车产品开发的核心。噪声与振动评价可分为主观评价和客观评价。主观评价是人们通过自己的主观感觉来评判噪声与振动的大小与舒适性。客观评价是通过测量振动与噪声来对其进行评判。

1 问题描述

某款新开发的发动机搭载于整车进行NVH 主观评价时，发现在某种试验工况下存在敲击噪声。因敲击噪声的存在，直接影响了项目的审核通过，甚至影响了整车如期上市。为此，成立了NVH 专项攻关小组进行整改分析。

2 原因分析

对存在敲击噪声的发动机和整车进行NVH 测试，经数据处理分析，得到不同转速与不同阶次下噪声幅值的变化情况，为NVH 性能的优化提供整改方向。

对NVH 主观评价存在敲击噪声的整车进行NVH 测试发现，噪声峰值出现在4.5、6、7.5、9 阶次，对应曲轴系统的弯曲振动频率约为280Hz。如图1所示。

图1 整车NVH 测试结果

对所搭载的减振皮带轮（TVD）进行模态测试，实测弯曲频率为465Hz，与实测曲轴系统的弯曲频率相差比较大。根据动力消振器的工作原理可知，对发动机工作过程中产生的振动吸收效果较差，导致敲击噪声比较明显。如图2 所示。

图2 整改前TVD 模态测试结果

3 整改措施

对减振皮带轮结构进行整改优化，采用双模结构，增加弯曲方向橡胶，增加惯性环惯量，优化弯曲频率至280Hz 左右。如图3 所示。

图3 双模TVD 结构

4 试验验证

对按照整改方案制作的减振皮带轮样件进行模态测试，实测弯曲频率为285 Hz，如图4 所示。

图4 整改后双模TVD 模态测试结果

对按照整改方案制作的减振皮带轮样件搭载于整车进行NVH 测试，噪声幅值下降了2～4dB（A），如图5 所示。

图5 整改后双模TVD 整车NVH 测试结果

5 结论

不同结构的减振皮带轮，各个方向的固有频率特性不同，不同的频率特性对发动机NVH 性能产生一定的影响。在汽车产品开发过程中，为满足日益严格的NVH 性能要求，前期进行系统布置时，要从多方面考虑零件结构对NVH 性能的影响，提取主要的影响特性参数作为结构设计的参考目标，实现正向设计，以减少汽车产品开发过程中的问题反复，缩短汽车产品开发上市周期。