某车型怠速一阶抖动分析与解决
[摘要]以某搭载CVT 变速器四缸机车型的怠速车内座椅振动为研究对象，识别到影响怠速1 阶抖动的关键问题点，变速器液力变矩器动不平衡量及动力总成合装工艺平顺性是影响动力总成1 阶激励的关键因素，同时利用断缸扫频及CAE仿真分析，快速判断出动力总成刚体模态，识别出动总刚体模态与动力总成1 阶激励耦合。通过严格控制液力变矩器动不平衡量及调整动力总成合装工艺保证动力总成怠速运转时各旋转零部件对中度，降低动力总成1 阶激励，后续改款车型调整悬置静刚度使动力总成刚体Pitch 模态避开1 阶主激励，经过整车验证，最终解决此车型怠速1 阶抖动问题。上述研究方法可为整车开发提供借鉴，帮助锁定问题源头，缩短整车开发周期。关键词：液力变矩器、动总刚体模态、动力总成合装工艺、动不平衡量汽油机怠速工况是一个很重要的工况，汽车在交通密度大的道路上行驶时，约有30% 的燃油消耗在怠速阶段。[1]随着汽车市场竞争日益激烈，顾客对于怠速阶段的车内舒适性要求日益严格，而怠速抖动则是影响怠速时整车舒适性最常见的问题之一。根据发动机类型及整车工况可将怠速振动主要问题分为几类：三缸机怠速振动问题、四缸机D/R 档怠速振动问题、BSG/混动怠速充电振动问题、怠速1 阶抖动问题、怠速间歇性抖动问题、冷启动热机怠速振动问题、低温怠速振动问题、高温怠速振动问题等。怠速振动的影响因素复杂，与整车多个系统相关联，激励源主要有动力系统发动机本体激励，发动机燃烧不稳定、双质量飞轮/液力变矩器动不平衡量超差、冷却风扇动不平衡量超差等；传递路径则有悬置系统、车身前纵梁、前悬架、后背门、车门、转向系统、排气系统、座椅、冷却系统；发动机或风扇激励通过与这些系统的模态耦合在车内乘客可以接触到的地方就会有明显振动响应，使乘客感到不舒适。本文以某四缸机搭载CVT 变速器车型为研究对象，对工程样车进行怠速1 阶振动排查，锁定问题点，通过控制液力变矩器动不平衡量及动总合装工艺，降低动力总成1 阶激励；并在改款车型结合CAE 仿真调整悬置刚度使动总刚体模态避开怠速1 阶激励频率，使整车车内怠速振动问题得以解决。问题描述：2019 年3 月，某四缸机搭载CVT 变速器车型工程样车在D/P 档热机怠速700rpm 不带载时车内座椅感觉到有明显不规则抖动，其中A 车怠速振动最差。A 车使用LMS 设备对座椅导轨进行振动数据采集，同时采集发动机曲轴转速信号。对采集的振动数据进行处理，得到频谱信号及进行BI 值计算。BI（Bobble Index）值是用于评估座椅导轨振动测点间歇性抖动指标，通过计算低于发动机（三缸机1.5 阶、四缸机2 阶）主激励频率的频率切片的样本方差得出。[2]将A 车数据与无问题车B 车测试数据进行对比分析频谱发现A 车座椅导轨振动测点Z 向（怠速转速700rpm）1 阶振动偏高。且BI 值明显偏高，主观感觉A 车怠速D 档座椅振动明显且不规则。元件查找是一种线索产生工具，用于确认差异的最大根源是由元件本身引起还是有零件装配过程引起。仅用于分析可拆解和重装的装配单元。[3]对A 车及B 车进行零件替换，依照零件重要性顺序交换。涉及的零部件包括：动力总成悬置、ECU（软件）、变速器、发动机。进行多次零部件对换后，判断变速器为影响怠速座椅振动OA 值和BI 值的关键因素，推断A 车原变速器对怠速振动OA 值贡献最高；同时对换发动机和变速器对BI 值也存在影响，需排查怠速时变速器旋转部件的动不平衡量及动力总成合装工艺影响。A 车原变速器返厂检测液力变矩器动不平衡量330gcm，严重超出液力变矩器动不平衡量设计要求值35gcm。得出结论A 车变速器液力变矩器动不平衡量严重超差，导致怠速座椅振动OA 值偏高，主观感觉车内振动明显。对下线变速器液力变矩器动不平衡量检测值进行正态分布拟合分析：液力变矩器动不平衡量上偏差值35gcm，符合设计要求，同时对标其他变速器液力变矩器动不平衡量（如图7）此车型搭载CVT 的液力变矩器动不平衡量控制值已处于中等水平。对液力变矩器动不平衡量进行严格把控后，小批量投产车辆怠速座椅振动测点OA 值明显降低，但BI 值仍处于1.5（μm）以上。由于液力变矩器（<35gcm）与发动机曲轴(<10gcm)均存在一定的动不平衡量，液力变矩器本身存在质量，花键和液力变矩器主动端装配时存在一定的间隙，也会产生动不平衡量，此时动力总成合装工艺是否平顺，就会影响到动力总成怠速时产生的1 阶激励量。对合装台进行改进，保证在合装过程中的平顺性，确保在即将装配时发动机装配面和变速器装配面足够平行，并调整液力变矩器安装角度，使怠速1 阶座椅振动问题得到改进。将此车辆四缸发动机点火信号断开，改变发动机主激励阶次，并均匀踩油门使转速上升，以0.5 阶激励扫频，测试座椅导轨及右悬置被动侧振动响应。在11.5Hz 附近，振动测点有明显峰值（如图11、12），推断此车型11.5Hz存在动总刚体模态。结合CAE 仿真结果分析，此车型动力总成刚体模态Pitch 模态（图13）11.6 Hz，与动力总成1 阶（700rpm）11.7Hz 激励耦合。在现有悬置结构基础上，CAE 仿真优化悬置刚度，使动力总成刚体模态避开1 阶激励（如图14），可在后续车型进行实车验证，使此问题得到妥善解决。本文以某四缸机搭载CVT 车型怠速1 阶抖动为研究对象，进行了1 阶激励源排查，同时使用断缸扫频结合CAE 分析结果，快速判断动总刚体模态。分析导致车内怠速不规则抖动问题原因有几个方面，一是液力变矩器动不平衡量偏高，其次动总合装工艺不平顺对动力总成1阶激励有放大，再者动总刚体模态11.5Hz 与700rpm 时1 阶激励频率11.7Hz 耦合。怠速时发动机转速存在波动，如果1 阶激励过高，当发动机转速刚好与动总刚体模态耦合时，车内振动响应就会增加，使乘客感受到不规则抖动现象。车辆研发过程中，需关注控制动力总成1阶激励的措施，并合理设计动力总成刚体模态及怠速转速，使怠速1 阶激励及主激励频率与动总刚体模态频率合理规避，从而使车内振动降低，使乘客感到舒适。作者单位：吉利汽车研究院有限公司，杭州湾 315336来源：2020 年第十七届汽车NVH 控制技术国际研讨会论文集免责申明：本公 众 号所载文章为本公 众 号原创或根据网络搜索编辑整理，文章版权归原作者所有。因转载众多，无法找到真正来源，如标错来源，或对于文中所使用的图片，资料，下载链接中所包含的软件，资料等，如有侵权，请跟我们联系协商或删除，谢谢！ 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-04-15
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