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2021/07/30 NV事業

アイドリング振動について(1)

今回は内燃機関を搭載した車両が停車中に発生させるアイドリング振動について紹介します。

近年、環境への配慮や燃費の観点からアイドリングストップ機能を搭載した車両が増えています。
しかし、エンジンの性能向上や電装系の負担回避などの背景から搭載されていない車両もあります。

また、ハイブリッド車でもバッテリーの残量やエアコンの使用状況によってはエンジンが始動するため、アイドリング振動の対策は現在でも必要になっております。

今回の試験ではハイブリッド車を使用し、エアコンの設定温度を最低にすることでアイドリング振動を発生させます。

NV13_1

アイドリング振動は一定の周波数の振動が主成分となっていることがわかります。
これらの振動は実走行試験で同じ周波数に現象が発生していないことから、回転に関係した振動であることがわかります。

エンジンの回転数のデータと発生する振動の周波数からエンジン回転の何次成分に当たるかを下記の式から求めます。

NV13_2

今回測定した車両では、アイドリング状態でエンジンがかかっている場合、回転数は1100rpmになりました。

このことから、上記の①~⑥は以下の次数になることがわかります。
① :回転1次
② :回転1.5次
③ :回転2次
④ :回転4次
⑤ :回転6次
⑥ :回転8次
回転物にアンバランスがある場合、回転1次で振動が発生します。

また、ギヤなどで回転数が変化する部品がある場合、変化後の回転数から導き出せる回転1次でも振動が発生します。

このことから①の振動はクランクシャフトのアンバランス、②の振動はクランクシャフトの1.5倍の回転数で回転する部品のアンバランスの影響で発生していることが予想できます。

試供車は4気筒の4ストロークエンジンを搭載していることから、クランクシャフトが1回転する間に2回爆発が発生します。
よって、①の振動はエンジンの爆発によって発生している振動(爆発1次)であることがわかります。

④~⑥については最も振動が大きい爆発1次の整数倍にあたる周波数で発生している現象であるため、爆発1次の高調波であると考えられます。

次回はアイドリング振動の伝達について詳しく調査していきます。

回転物がある構造物の振動騒音は発生する周波数を確認することで、どこに問題があるかを推測することができます。
「機械から異音が聞こえるが原因がわからない」「機械の振動原因がわからない」などありましたらお気軽にご相談ください。

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