發(fā)動機振動與噪聲的控制方法

匯報人:2024-01-17發(fā)動機振動與噪聲的控制方法目錄CONTENCT引言發(fā)動機振動與噪聲來源分析發(fā)動機振動控制方法發(fā)動機噪聲控制方法發(fā)動機振動與噪聲測試技術(shù)發(fā)動機振動與噪聲控制實踐案例總結(jié)與展望01引言發(fā)動機振動與噪聲問題控制方法的重要性背景與意義隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)動機作為汽車的核心部件，其振動和噪聲問題日益突出，嚴(yán)重影響駕駛舒適性和環(huán)境噪聲污染。發(fā)動機振動與噪聲控制是汽車NVH（Noise,Vibration,andHarshness）性能優(yōu)化的重要組成部分，對于提高汽車品質(zhì)、增強市場競爭力具有重要意義。國內(nèi)研究現(xiàn)狀01國內(nèi)在發(fā)動機振動與噪聲控制方面起步較晚，但近年來發(fā)展迅速，主要集中在振動源識別、減振降噪技術(shù)、主動控制技術(shù)等方面。國外研究現(xiàn)狀02國外在發(fā)動機振動與噪聲控制方面研究較早，技術(shù)相對成熟，已經(jīng)形成了較為完善的理論體系和實際應(yīng)用技術(shù)，如源識別技術(shù)、主動控制技術(shù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)等。發(fā)展趨勢03隨著新能源汽車的快速發(fā)展和智能化技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來發(fā)動機振動與噪聲控制將更加注重源頭控制、智能化技術(shù)應(yīng)用和綠色環(huán)保等方面的研究。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀02發(fā)動機振動與噪聲來源分析活塞的往復(fù)運動曲軸的旋轉(zhuǎn)運動配氣機構(gòu)的運動活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運動會產(chǎn)生周期性的沖擊力，這是發(fā)動機振動的主要來源之一。曲軸旋轉(zhuǎn)時，由于不平衡質(zhì)量和軸承間隙等因素，會產(chǎn)生離心力和徑向跳動，從而引起發(fā)動機的振動。配氣機構(gòu)中的氣門、凸輪等部件在運動時會產(chǎn)生沖擊和摩擦，這也是發(fā)動機振動的來源之一。振動來源80%80%100%噪聲來源燃油在氣缸內(nèi)燃燒時會產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓@些燃?xì)庠跊_擊氣缸壁和活塞時會產(chǎn)生燃燒噪聲。發(fā)動機內(nèi)部的各個運動部件在運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生摩擦、撞擊等機械噪聲。進(jìn)排氣系統(tǒng)中的空氣流動會產(chǎn)生渦流、湍流等空氣動力噪聲。燃燒噪聲機械噪聲空氣動力噪聲振動引起噪聲噪聲反映振動振動與噪聲的相互影響振動與噪聲的關(guān)聯(lián)發(fā)動機的噪聲水平可以間接反映其振動的劇烈程度，因此通過對噪聲的測量和分析可以了解發(fā)動機的振動情況。發(fā)動機的振動和噪聲是相互影響的，振動的加劇會導(dǎo)致噪聲水平的提高，而噪聲的降低也有助于減小振動的幅度。發(fā)動機的振動會通過機體的傳遞作用，引起發(fā)動機表面和周圍空氣的振動，從而產(chǎn)生噪聲。03發(fā)動機振動控制方法通過向系統(tǒng)提供反向振動來抵消原始振動，達(dá)到減振的目的。主動振動抑制主動隔振結(jié)構(gòu)優(yōu)化采用主動隔振裝置，通過傳感器實時監(jiān)測振動，并產(chǎn)生反向振動以抵消傳入結(jié)構(gòu)的振動。通過改變結(jié)構(gòu)的剛度、阻尼等特性，使結(jié)構(gòu)的固有頻率避開激振力的頻率，達(dá)到減振的效果。030201主動控制采用橡膠隔振支座、金屬彈簧隔振器等被動隔振元件，將發(fā)動機與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)隔離，實現(xiàn)減振的目的。被動隔振在結(jié)構(gòu)中加入阻尼材料或阻尼元件，通過消耗振動的能量來減小振動幅度。阻尼減振對于瞬態(tài)沖擊引起的振動，可以采用沖擊隔離技術(shù)，如安裝緩沖器、減震器等。沖擊隔離被動控制

混合控制主被動混合隔振結(jié)合主動和被動隔振技術(shù)的優(yōu)點，既實現(xiàn)低頻隔振，又保證高頻隔振效果。智能控制采用智能算法和控制系統(tǒng)，根據(jù)實時監(jiān)測的振動情況調(diào)整控制策略，實現(xiàn)最優(yōu)的減振效果。結(jié)構(gòu)-控制一體化設(shè)計將結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制策略相結(jié)合，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)和控制參數(shù)，實現(xiàn)更好的減振性能。04發(fā)動機噪聲控制方法抗性消聲器通過管道截面的突變或旁接共振腔等方法在聲傳播過程中引起阻抗的改變而產(chǎn)生聲能的反射、干涉，達(dá)到消聲目的，對低頻噪聲效果較好。阻性消聲器利用多孔吸聲材料來降低聲能，對中高頻噪聲效果較好。阻抗復(fù)合式消聲器由阻性結(jié)構(gòu)和抗性結(jié)構(gòu)按照一定的方式組合而成，以達(dá)到寬頻帶消聲的效果。消聲器設(shè)計在引擎蓋上使用防火隔音棉，可減少引擎運轉(zhuǎn)時的噪音。發(fā)動機艙隔聲在車門內(nèi)安裝止震板和吸音棉，實現(xiàn)減振降噪的目的。車門隔聲在車廂內(nèi)中央底盤、后車廂底盤安裝止震板和吸音棉，實現(xiàn)減振降噪的目的。底盤隔聲隔聲技術(shù)通過傳感器監(jiān)測發(fā)動機振動和噪聲信號，經(jīng)過控制器處理后輸出反向振動或噪聲信號，與原始信號疊加后相互抵消，達(dá)到減振降噪的效果。主動控制通過改變發(fā)動機結(jié)構(gòu)或增加阻尼材料等方式來降低振動和噪聲的傳遞，如采用柔性連接、增加橡膠隔震支座等。被動控制將主動控制和被動控制相結(jié)合，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，以達(dá)到更好的減振降噪效果。混合控制減振降噪技術(shù)05發(fā)動機振動與噪聲測試技術(shù)信號調(diào)理器對傳感器輸出的微弱電信號進(jìn)行放大、濾波和隔離等處理，以便于后續(xù)數(shù)據(jù)采集和分析。數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)對經(jīng)過調(diào)理的振動信號進(jìn)行高速、高精度采集，通過傅里葉變換等算法對信號進(jìn)行頻譜分析，提取振動特征參數(shù)。振動傳感器用于測量發(fā)動機各部件的振動加速度、速度和位移，將機械振動轉(zhuǎn)換為電信號輸出。振動測試技術(shù)用于測量發(fā)動機噪聲的聲壓級，以分貝（dB）為單位表示。聲級計對噪聲信號進(jìn)行頻譜分析，識別噪聲的頻率成分和能量分布。頻譜分析儀提供一個低背景噪聲的環(huán)境，以便更準(zhǔn)確地測量發(fā)動機的噪聲水平。消聲室噪聲測試技術(shù)01020304時域分析頻域分析時頻分析模態(tài)分析數(shù)據(jù)處理與分析方法結(jié)合時域和頻域分析方法，揭示信號在不同時間和頻率下的特性，如小波變換、短時傅里葉變換等。通過傅里葉變換將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，分析信號的頻率成分和能量分布。直接對振動或噪聲信號進(jìn)行時間歷程分析，提取時域特征參數(shù)如峰值、均值、均方根值等。研究發(fā)動機結(jié)構(gòu)的固有振動特性，識別模態(tài)參數(shù)如固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型等。06發(fā)動機振動與噪聲控制實踐案例03隔振措施在發(fā)動機與車身連接處采用隔振橡膠支座，減少振動向車身的傳遞。01振動源識別通過振動測試和分析，確定發(fā)動機主要振動源為曲軸、連桿和活塞等運動部件。02結(jié)構(gòu)優(yōu)化對發(fā)動機結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，如增加曲軸剛度、改進(jìn)連桿形狀等，以降低振動幅度。某型號汽車發(fā)動機振動控制案例噪聲源識別通過聲學(xué)測試和分析，確定發(fā)動機主要噪聲源為進(jìn)氣道、排氣道和風(fēng)扇等部件。消聲措施在進(jìn)氣道和排氣道內(nèi)安裝消聲器，降低氣流噪聲；對風(fēng)扇葉片進(jìn)行氣動優(yōu)化設(shè)計，減少旋轉(zhuǎn)噪聲。隔聲措施在發(fā)動機艙內(nèi)壁采用隔聲材料，減少噪聲向機艙內(nèi)的傳遞。某型號飛機發(fā)動機噪聲控制案例振動與噪聲源識別通過振動和聲學(xué)測試，確定火箭發(fā)動機主要振動源為渦輪泵、燃燒室等部件，主要噪聲源為高速氣流和燃燒噪聲。結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計對渦輪泵和燃燒室等部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計，避免共振現(xiàn)象，降低振動幅度。消聲與隔聲措施在火箭發(fā)動機噴管處安裝消聲器，降低高速氣流和燃燒噪聲；在發(fā)動機艙內(nèi)壁采用高效隔聲材料，減少噪聲向箭體的傳遞。同時，對箭體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提高箭體結(jié)構(gòu)的阻尼性能，進(jìn)一步降低振動和噪聲水平。某型號火箭發(fā)動機振動與噪聲綜合控制案例07總結(jié)與展望123通過先進(jìn)的信號處理技術(shù)，成功識別出發(fā)動機的主要振動與噪聲源，為后續(xù)控制策略的制定提供了重要依據(jù)。振動與噪聲源識別針對不同工況下的發(fā)動機振動與噪聲問題，提出了一系列有效的控制策略，顯著降低了發(fā)動機的振動與噪聲水平。控制策略優(yōu)化通過大量實驗驗證，證明了所提出控制策略的有效性和實用性，并對不同控制策略的性能進(jìn)行了全面評估。實驗驗證與性能評估研究成果總結(jié)隨著人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來發(fā)動機振動與噪聲的控制將更加智能化，能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)控制和在線學(xué)習(xí)優(yōu)化。智能化控制未來研究將更加注重發(fā)動機振動與噪聲的多物理場耦合分析，綜合考慮機械、熱、流體等多方面的因素，提高控制精度和效果。多物理場耦合分析環(huán)保意識的提高將促使發(fā)動機振動與噪聲控制研究更加注重綠色環(huán)保，探索低噪聲、低振動的發(fā)動機設(shè)計方法和控制策略。綠色環(huán)保未來發(fā)展趨勢預(yù)測推動多學(xué)科交叉融合促