西门子基于AMEsim的三缸发动机熄火抖动研究.pdf

坚果

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2021-06-03

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基于AMESim的三缸发动机熄火抖动研究

张旭，张小虎，陈明,徐政

（上海汽车集团股份有限公司技术中心/上海市汽车动力总成重点实验室上海 201804）

[摘要]针对因某款三缸1.0T涡轮增压发动机熄火过程中转速抖动过大导致整车抖动问题，利用系统建模

和仿真软件AMESim，建立该款发动机的传动系统模型。利用模型对影响发动机熄火过程中转速波动的相关

参数进行分析，并制定合理有效解决方案，试验验证有效。

关键词：三缸发动机；熄火；抖动；AMESim；传动系统；转速波动；

Analysis of three cylinder engine flameout shake

based on AMESim

Zhang Xu, Zhang Xiaohu, Chen Ming，Xu Zheng

(SAIC Motor Technical Center / Shanghai Key Laboratory-Automobile Power-train, Shanghai,201804)

[Abstract] To solve a three cylinder 1.0T turbocharged engine shaking during engine

flameout, a transient driveline dynamic model of the engine was built with AMESim.

The critical parameters affecting this phenomenon were found, improvement

suggestions based on the analysis is proved to be effective by experiment.

Keywords: Three cylinder engine; flameout; jitter; AMESim; driveline ; speed

fluctuation;

前言

随着排放法规的日益严苛和能源危机的不断加剧，三缸涡轮增压发动机以

其在油耗和排放方面的较大优势越来越受到市场追捧。但是其在NVH方面的先

天劣势无论是在产品开发应用还是产品售后上都存在不小的挑战。

转速波动是影响三缸机传动系统NVH性能的一个主要因素，发动机启动工

况、熄火工况、正常工作工况都会涉及。本文利用AMEsim软件，针对某款三缸发

动机因熄火过程中转速波动过大导致的整车抖动问题进行分析。

1 理论分析

发动机熄火过程是指空挡状态下，发动机转速从怠速降到零的整个过程。本

文研究车型为1.0T手动挡车型，发动机与变速箱之间配置双质量飞轮用于发动机

正常工作状态下传动系减振。发动机正常熄火过程中离合器断开，整个过程主要

涉及到两个方面的因素：一是传动系统自身固有特性，即传动系模态频率；二是

由于缸压周期变化带来的发动机1.5阶扭转激励。当传动系统模态频率与发动机1

.5阶激励频率一致时，传动系统存在共振风险，转速波动变大。

1.1传动系统固有模态

图1 传动系统模型

由于双质量飞轮减振弹簧刚度远小于曲轴扭转刚度，可将曲轴视为刚性体。

整个系统可以看成是一个单自由度无阻尼的双惯量振动系统，一端惯量大小为

曲轴连杆机构加上一级飞轮惯量，另一端惯量大小为二级飞轮惯量加离合器主

动端惯量，刚度即为双质量飞轮减振弹簧刚度。

根据牛顿第二定律有：

𝐽

𝜃 + 𝐶

𝜃 + 𝐾𝜃 = 𝑀(𝑡)

其中，J为转动惯量，为角位移，C为弹簧阻尼，K为弹簧刚度，M(t)为施加力

𝜃

矩。

系统模态可以根据牛顿第二定律计算得出，通常情况下，传动系统双质量飞

轮处共振频率在8-15Hz之间，对应1.5阶共振转速300-600rpm。

1.2 转速波动

对于一个四冲程内燃发动机来讲，曲轴旋转720度，每个气缸按照点火顺序

各做功一次。每次燃烧都会引起曲轴的转速出现一次明显的波动。针对三缸发动

机，曲轴每旋转720度，曲轴转速存在三次波动，对应的则是发动机转速的1.5阶。

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