增程式车辆NVH设计要点
编制
审核
批准
XXXX
NVH分析室
202X年X月X日
目录
一、概述 (3)
三、增程器振动噪声控制 (3)
3.1 传统发动机、发电机NVH 控制 (3)
3.2 增程器布置及悬置优化、添加声学包裹 (4)
3.2 整车运行策略优化 (4)
四、增程器在整车上的NVH问题 (4)
4.1 问题1—怠速充电或低电量低速行驶车内声音与振动大 (5)
4.2 问题2—怠速允电或低电量低速行驶车内声品质差 (6)
4.3 问题3—发动机高转速运行车内噪声大 (7)
五、增程式车辆NVH控制策略 (7)
5.1 增程器选型 (8)
5.2 增程器附件匹配 (8)
5.3 悬置匹配 (8)
5.4 进气系统 (9)
5.5 排气系统 (9)
5.6 声包及密封 (10)
5.7 增程器标定策略匹配 (10)
六、总结 (11)
一、概述
增程式电动车一直被视为是传统燃油到纯电动过渡阶段的一种解决方案，增程式电动汽车动力总成中，由发动机、发电机两套复杂部件共同组成的增程器作为重要的储能供能设备，是混合动力系统发展中亟需解决和完善的关键技术之一。近年来增程器研发的重点是系统集成控制及关键部件开发，关于其振动噪声的研究尚未引起足够重视。噪声和振动是影响车辆乘坐舒适性的首要因素，减振降噪是增程器的开发和应用中最大的挑战之一。
二、增程器振动噪声特性分析
增程式电动汽车搭载的增程器通常是由传统内燃机与永磁同步发电机通过传动轴或常闭离合器等刚性连接件直接机械连接而成，纯电动模式行驶时整车振动噪声均处于较低水平；增程模式下增程器正常运行时产生的振动噪声较为显著，影响车内人员驾乘感受。这是因为纯电动行驶工况下驱动电机运行时自身的动态平衡性能优秀，产生的电磁噪声和机械振动处在较低水平，此外发动机舱盖隔音棉和车内包裹性隔音材料也对这种噪声起到了良好的消除作用，因此感受到的振动噪声均处在较低水平。增程器起动后，传统内燃机运行时所产生的燃烧噪声、机械噪声、进排气噪声和风扇噪声均没有被消除，发动机曲轴旋转产生的交变力矩引发整个传统系统产生的振动会通过传动轴和机体传至发电机和增程器各悬置点上，继而传至整个车身，驾驶员会从座椅和方向盘处感受到明显的发动机振动。
此外，整车控制器根据电池电量值和车速等条件控制增程器的起动与停止，增程器发动机的起停次数相对于传统汽车发动机明显增多。发动机起动时需要发电机产生反拖力矩辅助起动，并在0.4s内将发动机拖动至怠速转速；停机时也是由发电机先停机进而产生负载阻力矩辅助发动机停机，目的是为了加快发动机起动和停机速度，快速越过增程器共振的固有频率带，避免产生共振。即便采取这种方式，发动机起停时的振动噪声相对于正常运行时依然会比较明显。
三、增程器振动噪声控制
增程器振动噪声控制主要集中在：传统发动机、发电机减振降噪技术在增程器上应用；增程器布置形式优化、添加声学包裹、悬置点结构优化以及在整车控制层面上的运行策略优化三个方面。
3.1 传统发动机、发电机NVH控制
1、采用电子控制技术优化燃烧过程；
2、提高关键零部件加工质量和装配精度；
3、振动表面贴黏弹性材料吸收振动能量；
4、起动前活塞初始位置控制；
5、合理设计爪极，选择适当气隙磁密；优化转子、定子、永磁体形状及布置形式。
3.2 增程器布置及悬置优化、添加声学包裹
1、安装时正确匹配动力总成结构模态分布；发动机盖隔音棉
2、优化增程器悬置系统（阻尼、刚度），避免其与车架耦合；
3、设计传动系减振器降低车身振动；
4、为增程器添加声学包裹吸收发电机高频电磁噪声及部分发动机噪声等。
3.2 整车运行策略优化
1、低速行驶时在动力电池电量允许的情况下尽量采用纯电动模式行驶；
2、高速行驶时合理控制发动机转速上升速率，使其跟随车速上升而逐渐增加，以利用高速行驶时的空气噪声和路面噪声对发动机噪声的掩蔽效果等。
四、增程器在整车上的NVH 问题
增程器通常在电池电量较低的时候启动，工作时主要存在如下的三个NVH 问题：
1、低电量充电车内声音与振动大
2、低电量充电车内声品质差
3、发动机高转速运行车内噪声与振动大
虽然同样是由发动机工作，但是增程器不再是车辆能量的唯一提供来源，功率输出不取决于行驶阻力及汽车功能附件的需求，而取决于整车对增程器的功率需求。
由于增程器系统主要振动噪声源仍是发动机，从优化发动机自身运行策略角度考虑降低增程器运行时
的振动噪声是主要方向。增程式电动汽车动力总成比传统内燃机汽车结构更为复杂，动力系统配备的大功率电池起到了储能作用，发电机提供行驶动力而发动机与驱动轮间无直接机械连接，工作状态不直接受负载功率需求影响。
发动机功率的理论计算公式如下：
()t p V n P 30/**= (1) 发动机扭矩计算公式如下：
n
P T *9550= (2) 将式（1）代入式（2）可得：
n t p
V n T 30*9550**= (3)
以上公式中：
n为发动机转速，随发动机运行状态变化；
p为缸内平均压力Mpa，随发动机运行状态变化；
V为发动机排量，不随发动机运行状态变化；
t为发动机行程，不随发动机运行状态变化。
从如上式中可以看出, 发动机转速和缸压变化对应输出不同的发动机扭矩和发动机功率，增程器工作时，通过缸压与发动机转速的标定，实现不同的功率输出。
从NVH 的角度看，增程发动机的转速越低越好，但这与要尽量减小发动机尺寸的需求相矛盾，因为转速的减小会降低可达到的输出功率，所以在设计增程器工作点转速和输出功率时，应综合考虑NVH 特性、发动机的效率和输出功率。
图1增程式纯电动汽车动力系统结构
4.1 问题1—怠速充电或低电量低速行驶车内声音与振动大
增程纯电动中，低电量怠速充电或低电量低速行驶时会对应低的发动机输出功率，通常会采用定转速的发动机工作点，根据式（3）可看出，在转速不变时，增大缸内平均压力p 可以增大输出功率，发动机的辐射噪声及结构振动是缸压激励再乘以传递函数的结果，因此，增大缸内平均压力p，发动机工作时的最大缸压增大，发动机的辐射噪声及结构振动均会增大，导致车内声音与振动增大。
发布评论