混合动力汽车减振降噪控制技术分析与对策

发动机 起停 噪声 与振动控 制是 混合 动力 汽 车 噪声 与振动 控制最 关键 的技术 ， 其控 制措 施很 多 ，
主要措 施 如下 ：
之发动机与传动系之间没有离合器 ， 而是直接相连
接 ， 发动机 的扭矩波动 激发 了传 动系 的扭 转共 这使 振， 因此发动机将产生车身振动 和嗡嗡声 。 １１４ 加 速时 发动机 产生 的噪声 ．． 在 混合动 力 汽车 中 ， 电机 和 电机 往 往 通 过 发 行 星齿 轮 机构 相 连 ， 并且 通 过控 制 ２电机 的动 力 和转速输 出 ， 现汽 车平 稳 加 速 而使 发 动 机保 持 实 在最 小燃 油消耗 工况 。 由于 ＭＧ ２的助力 ， 混合 使 动力 电动汽车 的加速 性能优 于 同排量发 动机 的内 燃 机汽 车。然 而 ， 以燃 油 经 济性 为 优 先 控 制 的混 合 动力 电动汽 车 ， 同样加 速工 况下 ， 在 其发动 机 转
ｃｎ ｅ ｅ ｓｅ ｌ ａｄ ｂ ｋ ｒ ｎ Ｈ ｂ ｄ Ｅｅｔｃ Ｖ ｈｃ Ｈ Ｖ） Ａ ｃ ｒｉ ｏ ｔｅｎ ｉ ｎ ｉｒｔ ｎ ｏ ｖ￣ ｒ ｓｍｂｙ ｎ ａ ｅｙ ｉ ｙ ｒ ｌｃ ｉ ｅ ｉ ｅ（ Ｅ ． ｃｏｄｎ ｔ ｏｓ ａ ｄ ｖ ａｉ ａ ｉ ｒ ｌ ｇ ｈ ｅ ｂ ｏ
电池 （ Ｖ 电池 ） Ｈ 的噪 声及振动 特性 ， 并针 对混合 动 力汽 车特有 的噪 声和振 动特 性 ， 出 了激励 源控 提
制和 传递路 线控 制的减振 降噪措 施 。
关 键词
混合 动力汽 车 ； 声 ； 噪 振动
文 献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ：６ １ ０ ３ （０ ２ ０ — ０ ２— ５ １７ — ４ ６ ２ １ ） １ ０ １ ０
混 合 动力 汽 车减 振 降 噪控制 技 术 分析 与对 策
廖连 莹 彭京旗
（ １常州工学院机电工程学院 ， 江苏 常州 ２３ ０ ２ 南京南汽专用 车有限公司 ， １０ ２；． 江苏 南京 ２ ０ ２ ） １０２
摘要
文章 分析 了混合动 力汽 车发 动机 、 驱动 电机 、 电机 、 力耦 合装 置 、 发 动 变频 器总成 、 力 动
Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｂ ｄ ｅｅ ｔｉ ｅ ｉｌ ｎ ｉｅ； ｉ ｒ ｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｌｃｒｃ ｖ ｈ ｃｅ； ｏ ｓ ｖ ｂ ａｉ ｎ ｉ
０ 引言
混合 动力 汽车兼顾 了内燃机汽 车和纯 电动汽 车 的优点 ， 了在 环保 和节 能上 有 出色表 现外 ， 除 在
１ 采 用 电子 控 制 技术 ， 迟 点 火 提 前 角 ， ） 推 延 迟进气 门关 闭 时 间 ， 制 燃 油 喷射 量 等措 施 来 改 控 善发 动机 的燃烧 ， 从而 降低振 动 和噪声 。４ ｌ ２ 由电机拖 动发 动 机 起 动 时 ， 生 的振 动大 ） 产 小与 活塞初 始 位置 有 紧 密联 系 ， 当活 塞 初始 位 置 在进 气 门关 闭后 ， 接 近 上 止 点 时 ， 动 振 动 较 且 起 小 。因此 只要 在 发 动机 熄 火 时 ， 通过 控 制发 电机 的旋转 角度 ， 活塞停止 位置控 制在 预定 位置 ， 把 才
第２ ５卷第 １期 ２１ ０ ２年 ２月
常 州 工 学 院 学 报
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Ｖｏ ． ５ Ｎｏ． １２ １ Ｆ ｂ． ０１ ｅ ２ ２
’ 至
已
发动机起动阶段的噪声与振动信号表现出明
显 的非 稳态特 征 ， 幅值 比怠速 时 大 ， 如 图 ｌ 且 所 示 。从 混合 动力 汽 车 的工 作 原 理 可 以看 出 ， 动 发 机根据 汽车 的不 同运 行 工况 ， 频 繁 地 在起 动 和 需 停机 中切换 ， 而 不停 地 产 生 瞬态 冲击 和 高频 噪 从 声， 给车 内乘 客带来 明显 的不适 感 ， 同时也 给混 合 动力汽 车 的噪声 和振动 控制带 来不 利 的影 响 。
１２ 发 动机噪声 与振 动控 制对策 ．
７
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１２ １ 发动 机传统 噪声 与振动 控制 ．． 发动机 正常 工作时 噪声 与振动 的控 制 主要 包
图 １ 发动 机起 动时 的振动 状况
括降低燃烧噪声 ； 降低活塞、 正时齿轮 、 配气机构 等运 转产 生 的机 械噪声 ； 降低 冷却 风扇 噪声 ； 降低
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（） ａ 发动机转速 比较
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（） 内噪声 比较 ｂ车
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图 ２ 发动机 转速和 车 内噪声 比较
图 ３所 示 。
５ 合理地 控制 混合 动 力 之 间 的切 换 ， 较 好 ） 能 地控制 发动 机 的噪声 与振 动 。５ １２ ３ 发 动机低 速运转 时 噪声 与振 动 的控制 ．．
一
是提 高发 动机 性 能 ， 避免 发 动 机 扭 矩 的 波
动； 二是 在发 动 机 与变 速 驱动 桥之 间 安装 一 个 扭
变， 等等 。 因此 混合 动 力 汽车 的噪声 和振 动 控 制 的侧重点 和控制 方法 均与 内燃 机汽 车有所 不 同。
然而， 混合动力汽车在结构上较为复杂 ， 相对于传
统 内燃机 汽 车 ， 加 了 电池 组 和 电机 等 零 部 件 。 增 另外 ， 混合 动力 汽 车 的工 作 原理 也 较 传 统 内燃 机
动 汽车在 加速 时 ， 声要 比传 统 的 自动 变 速 器 汽 噪
１ ４
常州工 学院学 报
２ １ ０２
距离 ， 增加扭 振减 振阻尼 器等方 法 ， 进发 动机 的 改
悬置 问题 。
采用 行星齿 轮结构 ， 阳轮与发 电机相 连 ， 星 架 太 行
与发 动机相 连 ， 而齿 圈则 与 电机 和传 动系相 连 ， 如
能较好 地控制 噪声 和振 动 。
３ 通过 提高 充 当起 动 机 的发 电机 起 动扭 矩 ， ） 来减 少 由动 力装 置扭转共 振 和发 动机支 架共 振所 引发 的车辆地 板振 动 。
４ 通过 缩 短 动 力 重 心 与 转 动 弹 性 轴 之 间 的 ）
速要高于传统 的 自动变速器汽车上 的发 动机转 速， 如图２ ａ 所示 。这一特点导致了混合动力电 （）
变 了噪声 源 的贡献 比 ， 而导 致 了车室 内外 声 品 从 质 和噪声 等级 的改 变 ； 动机 和 电机 等设 备 的频 发 繁 起停 引起瞬 态 冲击 振 动 和高 频 噪声 现 象 突 出 ； 大质 量 电池 的增加 和布置 导致整 车结 构模 态 的改
噪声 与振 动整 体控 制 上 也 体现 出 了一 定 的优 势 。
第１ 期
廖连莹， 彭京 旗 ： 混合 动力汽 车减振 降噪 控制技 术分 析与对 策
车 大 ，３如图 ２ ｂ 所示 。 Ｅ ］ （）
舍
１ ３
要来源 。混合 动 力 汽车 的发 动 机在 正 常 工 作 时 ， 其 噪声 与传 统汽 车 发 动 机基 本 相 同 ， 要包 括 燃 主 烧噪声 、 机械 噪声 和排气 噪声 等 。 … ｉ Ｉ２ 发动机 频繁起 停 引起 的汽车 噪声 与振动 ．．
ＬＩ Ｏ ａ — ｎ Ａ Ｌｉ ｎ ｙｉｇ ＰＥＮ Ｇ ｉｇ— Ｊｎ ｑ
（ ． ｃｏ ｌ ｆＭｅｈｎｃｌ ｌ ｔｃｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｃ ａｇｈ ｕＩｓｔｔ ｏ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｃ ａｇｈｕ２３ ０ ； １ Ｓｈ ｏ ｃａｉａ ＆Ｅｅ ｒ ａ Ｅ ｇｎｅ ｎ ， ｈｎ ｚｏ ｎｔｕｅ ｆ ｃｎ ｌｇ ， ｈ ｚｏ １０ ２ ｏ ｃｉ ｉ ｉ Ｔ ｎ
收 稿 日期 ：０ ２Ｏ 一５ ２ １ 一 １Ｏ
１１ｔ 发 动机正 常工作 时 的噪声 ．． 在混 合动力 汽 车 中 ， 然 发 动 机 噪声 与振 动 虽 得 到 了很 大 的降低 ， 它仍 然 是 噪声 与振 动 的 主 但
作者简介 ： 廖连莹 （９ ８ １７ 一
）男 ， ， 硕士 ， 讲师。
中图分 类号 ：Ｂ ３ Ｔ ５３
Ａｎａｙ ｉ ｎｄ Ｃｏ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ｏ ｉｅ ａ ｂｒ ｔｏ ｌ ｓｓａ ｕｎ ｅ ｍ ａ ｕｒ ｓｆ ｒ Ｎｏｓ ｎｄ Ｖｉ ａ ｉｎ
Ｃｏ ｔ ｏ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｉ ｙ ｉ ｅ ｔ ｉ ｈ ｃ ｅ ｎ ｒ ｌＴｅ ｈ ｌ ｇ ｎ Ｈ ｂｒ ｄ Ｅｌ ｃ ｒ ｃ Ｖｅ ｉ ｌ
振减振器 ， 减少 由于发动机振动对传动系共振 的 影响 ， 从而降低传动系的共振对车身振动的影响； 三是优 化发 动 机 的悬 置 系统 ， 并设 计 先 进 的传 动 系减振器 ， 降低车身振动和减少嗡嗡声 的产生。 １２４ 发 动机加 速 时噪声 的控 制 ．．
为降低 发动机加 速时产 生 的噪声所 采取 的措 施有 ： 一是合 理控制 发动机转 速上 升速 率 ； 二是 通 过降低 仪表 板 的振 动 ， 优化 挡 风玻 璃 的振 动 特 性
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汽 车发生 了较 大 变化 ， 由此 引起 噪声 振 动 源及 噪
１ 发 动 机 噪声 与振 动
１ １ 噪 声与振 动分析 ．
声振 动特性 发 生 较 大改 变 。如 ， 声 和振 动 源 的 噪 增加且 呈 分散 特点 ， 因此 导致 噪声 和 振 动特 性 分 析难 度加 大 ； 车室 内外 声学 环境 噪声 的减小 ， 整 改
２ Ｎａｊ ｇＮＡ ｐ ｃ ｕｐ ｓ ｅｉｌ Ｃ ．Ｌｄ ， ａｉ ｇ２０ ２ ） ， ｎｉ Ｃ Ｓ ｅｉ Ｐ ｒｏｅＶ ｈｃ ｏ ，ｔ． Ｎ ｎｉ １０ ２ ｎ ｌ ａ ｅ ｉ ｎ Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｓｐａ ｅ ｎ ｌｚ ｓｔ ｅ ｎ ｉｅ ａ ｄ ｖ ｂ ａ ｉｎ ｏ ｎ ｉ ｅ， ｏ ｏ ， ｎ ｒ ｔ ｒ， ｏ ｅ ｐｒ ｅ ｉ ｅ， ｓｒ ｃ ｉ ｐ ｒ ａ ａｙ ｅ ｈ ｏ ｓ ｎ ｉ ｒ ｔ ｆｅ ｇ ｎ ｍ ｔ ｒ ｇｅ ｅ ａｏ ｐ ｗ ｒ ｓ ｉ ｄ ｖ ｃ ｏ ｔ
排气 噪声 等 。
１ ２ ２ 发动 机起停 噪声 和振动 控制技 术 ．．
Ｉｉ３ 发动机 低速运 转 时引起 的噪声 与振 动 ．． 混 合动力 电动汽 车 为 了 获得 较 高 的热 效率 ， 发动机 必须在 高扭矩 区域 内工作 。当发动 机低 速 运转 时 ， 发动机 的燃烧 将引起 最初扭矩 的波 动 。加