基于遗传算法的发动机冷却模块振动优化

    发动机冷却模块( CRFM) 由冷凝器、散热器和风扇组成，随着人们生活水平的不断提高以及发动机设计的日益紧凑，发动机及其附件的振动噪声平顺性( NVH) 得到了全行业的逐步重视。作为影响发动机动力、耐久性能的关键部件，CRFM 引起的振动噪声对整机 NVH 性能的影响不容忽视。

    前人对 CRFM 引起的噪声进行了深入研究，WU等［1 －2］建立了风扇噪声的试验仿真模型，分析其与风扇参数工况的关系; 贾继德等［3］研究了不同风扇参数对其冷却与噪声的影响。然而，对由 CRFM 引起振动的研究则相对较少，且多关注于风扇参数，郑福林等［4］研究了风扇转速和不平衡量对方向盘振动的影响;Morgan 等研究了风扇不平衡量对电机风扇总成振动的影响。

    本文将数值仿真与试验对比相结合，以某 V6 发动机的冷却模块为研究对象，通过对 CRFM 减振连接块的优化设计，改进 CRFM 在特定工况下的振动及其对方向盘的影响。

    1 CRFM 振动仿真模型

    1. 1 CRFM 振动分析基本假设

    本文所研究的 CRFM结构如图 1 所示，CRFM 通过上下左右四个橡胶减振块与车架相连接。仿真分析中，将 CRFM 简化为具有六自由度的刚体［6］，将橡胶减振块简化为沿着空间三个正交轴线具有线弹性的弹簧，即橡胶减振块的 u，v，w 轴线，且阻尼恒定。为模拟实际运行工况，本文将车架、风扇等引起的外部激励简化为具有固定幅值与频率的正弦载荷进行施加。

    定义质心坐标系 Gc － XYZ: 原点 Gc 位于 CRFM 系统的质心( CG) 处，X 轴沿风扇电机轴线方向，其正方向指向汽车前方，Z 轴为竖直，其正方向竖直向上，Y 轴由右手定则确定。定义橡胶减振块弹性主轴坐标系 Gr-uvw: 原点 Gr 位于各减振块的质心处，u，v，w 分别为各减振块的三条弹性主轴方向。CRFM 质心位移定义为质心沿 XYZ 轴平移的位移 x，y，z 及绕 XYZ 轴的转动的角位移θx，θy，θz，记为 X 则 X = ( x y z θxθyθz)T。

    运用牛顿运动定律，CRFM 的运动方程可写作:

M X··= RF + EF ( 1)

    其中: RF 为支承点作用于 CRFM 的反力和反力矩，EF为直接作用于 CRFM 的外力和外力矩。

    记 Jx，Jy，Jz，Jxy，Jxz，Jyz为 CRFM 系统的转动惯量和惯性积，则其惯性矩阵为［7］:

    1. 2 车架振动与能量解耦

    第 i 个减振块的悬上点在局部坐标系 Gr-uvw 中的位移 Dri、质心坐标系 Gc-XYZ 中的位移 Dci与 CRFM 质心位移 X 之间的关系为: