汽车技术精品著作系列-汽车发动机NVH性能开发与工程实践

本书重点针对发动机NVH性能开发过程中的重点机构和零部件系统分别进行了阐述，共分成8章：第1章为发动机振动激励的基本原理和理论基础部分，主要介绍了单缸和多缸发动机的振动激励分析机理。第2章则详细地阐述了发动机平衡性设计开发的概念方法和常见的衍生NVH问题。第3章从发动机噪声的分类、发动机噪声的测试评价及各种类型噪声的识别分析技术等，并提供了较全面的问题分析排查方法和工程解决措施方案。第4章详尽地阐述了各种类型的增压器噪声问题。第5章介绍了进气系统的NVH性能集成开发流程、常见的进气系统噪声问题、进气系统关键零部件的声学特性分析和进气系统的声增强技术。第6章介绍了排气系统NVH性能集成开发的要素、不同消声器类型的声学特性分析和排气系统的常见噪声问题。第7章介绍了发动机燃油系统的噪声问题。第8章介绍了常见的发动机NVH性能开发典型案例。本书从汽车NVH性能开发工程师的角度出发，努力将基础理论、产品设计、工程经验和措施方案等方面紧密地融合在一起，可以供汽车NVH性能开发工程师、发动机性能集成开发工程师、汽车动力系统设计开发工程师、高等院校振动噪声方向在校学生和科研人员等的阅读参考。

张张车，工学博士，毕业于上海交通大学机械设计与理论专业，正高级工程师，始终坚守在振动噪声领域研究和车型产品NVH性能开发工作的第一线，擅长快速解决NVH领域的“疑难杂症”，积极开展汽车NVH技术的基础理论研究和流程体系建设，探索汽车NVH技术与智能网联技术的融合实践，积极推动中国自主品牌汽车企业的NVH开发核心技术发展与NVH专业技术人才培养，已发表学术论文140多篇申请专利40多项，兼任多所高校的研究生指导老师，兼任国内外多个学术期刊的审稿人，现为赛力斯汽车有限公司资深NVH专家。

序一序二前言第1章　发动机的振动激励分析11.1　发动机曲柄连杆机构的简介11.2　中心式曲柄连杆机构的运动学分析41.3　偏心式曲柄连杆机构的运动学分析81.4　单缸发动机曲柄连杆机构的质量换算91.4.1　活塞组的等效质量换算91.4.2　曲轴组的等效质量换算101.4.3　连杆组的等效质量换算111.4.4　曲柄连杆机构的两质点力系简化模型121.5　单缸发动机曲柄连杆机构的动力学分析131.5.1　缸内气体作用力131.5.2　往复惯性力141.5.3　离心惯性力151.6　单缸发动机曲柄连杆机构的力传递分解和受力分析151.6.1　活塞销中心的作用力和力传递分解151.6.2　曲柄销中心的力传递分解和受力分析161.6.3　曲轴主轴颈的力传递分解和输出转矩161.6.4　曲柄连杆机构的气动转矩和惯性转矩171.6.5　曲柄连杆机构的倾覆力矩分析181.6.6　曲轴主轴颈的反作用力分析181.6.7　单缸发动机曲柄连杆机构的激励载荷分析191.7　多缸发动机的振动激励分析201.7.1　多缸发动机的气缸序号和曲柄图201.7.2　多缸发动机的曲柄排列和发火顺序211.7.3　多缸发动机激励源的合成分析22第2章　发动机的平衡性设计分析252.1　发动机平衡的基本概念262.2　单缸发动机的平衡性分析262.2.1　离心惯性力的平衡分析272.2.2　往复惯性力的平衡分析282.3　直列式多缸发动机的平衡性方法332.3.1　多缸发动机旋转离心惯性力和力矩的平衡方法332.3.2　多缸发动机往复惯性力和力矩的平衡方法352.4　直列式四冲程4缸发动机的平衡机构设计362.5　直列式四冲程3缸发动机的平衡机构设计382.5.1　3缸发动机激励源分析和平衡方案392.5.2　3缸发动机混合动力平台开发的平衡方案412.5.3　3缸发动机平衡轴机构的NVH性能测试对比412.6　平衡轴机构设计的基本要求432.7　平衡轴齿轮传动系统的常见噪声问题442.7.1　平衡轴齿轮传动NVH问题的案例442.7.2　平衡轴齿轮传动系统NVH性能的控制472.7.3　橡胶减振齿轮在平衡轴机构中的应用502.7.4　剪刀齿轮在平衡轴机构中的应用512.7.5　非金属齿轮在平衡轴机构中的应用522.8　仿真分析技术在发动机平衡开发中的应用532.9　多缸发动机的内部平衡分析53第3章　发动机的噪声分析控制553.1　发动机噪声的分类553.2　发动机辐射噪声的测试评价583.2.1　基于整车状态的发动机振动噪声测试评价583.2.2　基于发动机NVH台架消声室的发动机辐射噪声测试评价593.3　发动机的燃烧噪声623.3.1　燃烧噪声的分类633.3.2　基于缸内压力频谱特征的燃烧噪声分析643.3.3　燃烧噪声的振动噪声传递特征分析673.3.4　燃烧噪声开发的控制693.4　增压直喷汽油机爆燃噪声的诊断控制713.4.1　普通爆燃与超级爆燃723.4.2　整车状态的超级爆燃排查诊断733.4.3　超级爆燃的影响因素与控制措施743.5　发动机的机械噪声简述753.6　活塞敲击噪声的分析控制763.6.1　常见的活塞敲击现象783.6.2　活塞敲击噪声的类型783.6.3　活塞敲缸的机理分析793.6.4　改善活塞敲缸问题的措施方案803.6.5　活塞销敲击的机理分析823.6.6　常见的活塞销敲击现象833.6.7　改善活塞销敲击问题的措施方案833.7　配气机构噪声的分析控制843.7.1　配气机构气门驱动方式的类型853.7.2　配气机构的常见噪声问题873.7.3　改善配气机构噪声问题的措施方案893.8　正时链传动噪声的分析控制963.8.1　正时链传动与正时同步带传动的性能比较973.8.2　正时链传动系统的结构组成993.8.3　 正时链传动的不均匀性分析（多边形效应）1023.8.4　正时链传动系统的常见噪声问题1043.8.5　改善正时链传动系统噪声问题的措施方案1073.9　正时同步带传动噪声的分析控制1123.9.1　正时同步带传动系统的结构组成1123.9.2　正时同步带的振动特性分析1163.9.3　正时同步带传动系统的常见噪声问题1183.9.4　改善正时同步带传动系统噪声问题的措施方案1223.10　发动机前端附件驱动系统噪声的分析控制1253.10.1　发动机前端附件驱动系统的结构组成1263.10.2　发动机前端附件驱动系统的振动特性分析1313.10.3　多楔带传动的弹性滑动与打滑1323.10.4　发动机前端附件驱动系统的常见噪声问题1343.10.5　改善发动机前端附件驱动系统噪声问题的措施方案1403.11　发动机噪声的识别分析技术1433.11.1　发动机噪声识别方法的分类1443.11.2　传统的发动机噪声识别方法1453.11.3　基于信号处理技术的发动机噪声识别方法1503.11.4　基于声学传感器阵列的发动机噪声识别方法1563.11.5　基于智能网联技术的发动机噪声识别方法159第4章　废气涡轮增压器系统的噪声分析控制1614.1　废气涡轮增压系统的结构组成1654.1.1　废气涡轮系统1654.1.2　压气机系统1674.1.3　中间轴承系统1684.1.4　废气旁通阀系统1694.1.5　进气旁通阀系统1694.1.6　中冷器1704.2　废气涡轮增压噪声的分类1714.3　喘振1724.3.1　喘振的常见工况1724.3.2　喘振的类型1734.3.3　喘振的机理1744.3.4　喘振的识别方法1754.3.5　改善喘振问题的措施方案1754.4　轻度喘振噪声1774.5　泄气声1804.6　同步噪声1834.6.1　同步脉冲噪声1854.6.2　同步振动噪声1864.6.3　同步脉冲噪声与同步振动噪声的识别1904.7　次同步噪声1914.7.1　轴承类型与油膜稳定性1914.7.2　次同步噪声与油膜涡动1934.7.3　径向轴承浮环类型与油膜涡动1954.7.4　改善次同步噪声问题的措施方案1964.8　次同步纯音1974.9　超同步脉冲噪声1984.10　高阶谐次噪声1994.11　叶片通过频率噪声2014.12　叶尖间隙气动噪声2034.13　电锯噪声2054.14　执行器异响2074.14.1　废气旁通阀执行器的异响问题2074.14.2　进气旁通阀执行器的异响问题208第5章　进气系统NVH开发与工程实践2105.1　基于整车的进气系统NVH性能集成开发流程2115.2　进气系统的常见噪声问题2135.2.1　进气系统的周期性压力脉动噪声2135.2.2　进气系统的湍流噪声2135.2.3　进气系统的气柱共振噪声2145.2.4　进气系统的赫姆霍兹共振噪声2145.3　进气系统NVH零部件的声学特性分析2145.3.1　空滤器的声学特性设计 2155.3.2　低频谐振腔的声学特性分析2205.3.3　1/4波长管的声学特性分析2215.3.4　1/2波长管的声学特性分析2235.3.5　高频谐振腔的声学特性分析2235.3.6　编织管的声学特性分析2265.4　进气系统的声增强技术2275.4.1　进气系统的声传导增强装置2285.4.2　进气系统的电子模拟声装置230第6章　排气系统NVH开发与工程实践2316.1　排气系统NVH开发概述2316.1.1　排气系统的结构组成2316.1.2　排气系统的主要功能和设计要点2326.1.3　基于整车的排气系统NVH性能集成开发流程介绍2336.2　排气系统消声器的声学特性分析2376.2.1　排气系统的阻性消声器2386.2.2　排气系统的抗性消声器2396.2.3　排气系统的复合阻抗式消声器2416.2.4　排气系统的扩散式消声器2426.3　排气系统的常见噪声问题2436.3.1　排气系统的周期性压力脉动噪声2446.3.2　排气系统的管路驻波噪声2446.3.3　排气系统的赫姆霍兹共振噪声2456.3.4　排气系统的孔腔流激振荡噪声2456.3.5　排气系统的冲击波噪声2476.3.6　排气系统的气流噪声2496.3.7　排气系统的异响2516.4　排气系统的双模式控制技术2526.4.1　双模式排气系统的阀门装置和驱动方式2526.4.2　双模式排气系统的匹配开发要点253第7章　燃油系统噪声的分析控制2557.1　发动机燃油系统噪声控制的概述2557.1.1　发动机燃油系统的组成2557.1.2　发动机燃油系统的功作用2557.1.3　怠速工况的发动机高压燃油喷射系统噪声分析2567.2　喷油器噪声的分析控制2577.2.1　喷油器的工作原理2577.2.2　喷油器噪声问题的现象机理2587.2.3　改善喷油器噪声问题的措施方案2597.3　高压油泵噪声的分析控制2617.3.1　高压油泵的工作原理2617.3.2　高压油泵噪声问题的现象机理2627.3.3　改善高压油泵噪声问题的措施方案2627.4　炭罐电磁阀噪声的分析控制2647.4.1　炭罐电磁阀的工作原理2647.4.2　炭罐电磁阀噪声问题的现象机理2667.4.3　改善炭罐电磁阀噪声问题的措施方案266第8章　发动机NVH性能开发案例2698.1　混合动力总成系统的发动机加速粗糙声2698.1.1　问题现象2698.1.2　解决思路2708.1.3　措施方案2718.2　前端附件轮系传动带的横向振动噪声异响2718.2.1　问题现象2718.2.2　问题测试和排查分析2728.2.3　曲轴转动激励的测试对比2738.2.4　整车静置状态的附件传动带频响特征测试2748.2.5　措施方案2758.3　BSG混合动力发动机的前端轮系传动带纵向振动控制与压缩机啸叫2758.3.1　问题现象2758.3.2　问题测试和排查分析2768.3.3　潜在的机理分析2788.3.4　解决思路2808.3.5　措施方案2818.4　急加速过程的节气门啸叫2818.4.1　问题现象2818.4.2　问题测试和排查分析2828.4.3　潜在的机理分析2838.4.4　措施方案2848.5　不锈钢排气歧管的流致噪声问题分析控制2858.5.1　问题现象2858.5.2　问题测试和排查分析2858.5.3　潜在的机理分析2878.5.4　排气歧管的流致噪声CFD仿真分析优化2878.5.5　措施方案2888.6　怠速关空调工况燃油管路压力脉动引起的车内噪声2898.6.1　问题现象2898.6.2　排查分析2898.6.3　潜在的机理分析2908.6.4　解决思路2918.6.5　措施方案2928.7　发动机凸轮轴直驱的旋片式机械真空泵噪声问题分析优化2938.7.1　问题背景2938.7.2　问题测试和排查分析2938.7.3　机械真空泵脉动噪声的传递路径分析2968.7.4　解决思路2978.7.5　措施方案297参考文献299