一種MPV數據開發階段的NVH性能分析

肖春燕　申秋燕　曾慶懿

摘 要：本文為解決發動機怠速D、R檔整車抖動的問題，通過有限元法模擬仿真懸置系統及副車架。通過優化前后懸置系統和副車架結構，有效的降低了發動機怠速的抖動問題。同時路噪變化都在理想范圍內，使整車性能得到了明顯提升。

關鍵詞：模態分析 怠速振動 懸置系統 副車架

NVH Performance Analysis in MPV Data Development Stage

Xiao Chunyan，Shen Qiuyan，Zeng Qingyi

Abstract：In order to solve the problem of vehicle jitter in D and R gears at engine idle speed， the suspension system and subframe are simulated by finite element method. By optimizing the front and rear suspension system and subframe structure， the problem of engine idle jitter is effectively reduced. At the same time， the road noise changes are within the ideal range， which significantly improves the performance of the whole vehicle.

Key words：modal analysis， idle vibration， suspension system， subframe

1 引言

白車身結構模態反映白車身結構的固有振動特性，對白車身進行模態分析可判斷是否存在與怠速發動機激勵頻率、聲腔模態頻率等重合的模態，以及在實車NVH改進過程中作為參考，從白車身模態頻率和振型入手進行分析，如某些轉速下車內的轟鳴聲。黃秋生[1]通過對問題車輛的動力總成及懸置系統的缺陷進行模擬計算，確定優化后的方案滿足匹配要求。徐星橋[2]根據汽車發動機抖動熄火的現象，提出了發動機故障診斷方法。趙衛艷[3]發現方向盤固有頻率和發動機怠速時的主激勵頻率接近造成了發動機抖動。譙萬成[4]通過對轉向盤的優化和排氣系統的模態，減輕了發動機的怠速振動。劉國平[5]通過汽車發動機抖動發現進氣系統、燃油系統和點火系統出現故障，總結出發動機抖動的診斷和排除方法。

2 某款MPV車型NVH測試及建模

某款MPV車型測試內容為怠速工況：idle AC on/off，地點為半消實驗室，路躁測試內容為跑道粗糙路面（5G 50/60Kph）， 振動測點位置懸架系統和副車架。

2.1 MPV整車模型建立

某款MPV車型的整車模型如圖1所示，整車系統如圖2所示。整車有限元模型是根據整車建模準則建立的，包括以下部分：

Number of nodes節點數：1.804.195 Number of elements單元數：2.477.193

2.2 懸置系統模型對標描述

針對某款MPV怠速D、R檔，出現整車抖動問題，整體NVH表現較差。深入調查發現懸置隔振性能較差（線性段及非線性段工作區較短）和懸置襯套剛度較大。針對如上問題，首先對懸置彈簧進行材料屬性更新，更新內容如圖3所示。

3 某款MPV副車架與懸置系統模擬分析

3.1 副車架有限元模態分析，見圖4

3.2 懸置系統有限元模擬分析

基于發動機怠速D、R檔時，整車抖動且整體NVH表現較差問題，懸置隔振進行優化——襯套增大3mm，襯套硬度調低至45度 ，并對優化后的方案進行模擬分析，具體分析結果如圖5所示。

3.2 路噪載荷識別

（1）主貢獻量分析及轉向節處加速度譜。

對某款MPV進行實際運行工況下轉向節加速度測試，其中輪心力與懸架、輪胎、路面等相關。如圖6所示。（2）路噪基于懸架處多個不相關的力作用下產生不同方向響應之間無固定相位關系，需要多參考信號內部聲場由多個不相干現象組成。運行工況測試數據需要解耦為獨立的現象（主貢獻量分析）單獨分析每個獨立現象，且每個獨立現象均可以疊加。參考轉向節處測點，四個轉向節處，三個方向12階主分量，我們能夠從前四階主分量曲線中找到主要的峰值，主貢獻量分析及轉向處加速度譜，如圖7所示。

3.3 底盤部件結果對比及靈敏度分析

整車分析狀態：由于模型中增加控制臂，減振器等懸架部件。基于TB模型分析的46Hz大變形運動在整車模型中變化了，因此我們沒有看到太多改善效果。該梁為一個大質量，質量會影響梁的剛體及柔性體模態，同時載荷也會隨之發生改變。因此我們建議集中更多精力于副車架襯套剛度調試上是個更優選擇。

仿真計算結果與測試結果趨勢及峰值較一致，但在75-250Hz區間，仿真計算值要低于測試值，原因如下：

（1）載荷是基于T2’狀態測試。（2）T2’’中做了大量修改并落實了許多T2’階段的TB優化方案，且取得一定效果，尤其在90-200Hz中頻段已經得到明顯改善，同時85Hz也得到更好的預測。總體來說，T2”模型中90-200Hz區間得到改善。85Hz的路面激勵在T2’’中得到很好的預測。

4 結語

本文通過優化某款MPV車型懸置系統的材料結構——增加襯套厚度、調低襯套硬度、調整主簧轉向角至45°的方式，同時前副車架襯套較軟后副車架襯套較軟前控制臂-前副車架連接襯套較軟前減震器上襯套加，降低了發動機怠速D、R檔整車抖動頻率問題。

參考文獻：

[1]黃秋生.某汽車怠速抖動問題分析與改進[J].汽車實用技術，2018（18）：95-97.

[2]徐星橋.汽車發動機怠速抖動故障診斷與排除[J].現代制造技術與裝備，2017（11）：117+119.

[3]趙衛艷，谷雪松，高曉東.重型卡車怠速方向盤抖動機理研究[J].汽車實用技術，2017（06）：155-157.

[4]譙萬成，張銘成，劉旌揚.基于模態分析的汽車轉向盤怠速抖動優化[J].汽車技術，2011（11）：27-30.