该文围绕发动机低噪声设计这一核心问题,结合虚拟技术深入研究了车用发动机的噪声和振动特性,从不同角度对发动机噪声的控制措施进行了全面系统的理论分析和实验研究,并结合企业工程项目进行了多种发动机的低噪声改进设计研究.采用模拟分析的方法研究了活塞沿缸套的横向运动和绕活塞销的转动,也就是所谓的二次运动.建立了考虑缸内气体力、连杆力、活塞和缸套的碰撞力和阻尼力、缸套和活塞的摩擦力以及活塞环和活塞环槽的摩擦力的活塞的二次运动模型,计算得到了活塞对缸套的敲击激励以及不同的活塞销偏置量对该敲击激励的影响.建立了包含曲轴、飞轮、皮带轮、减振器等部件轴系有限元模型,分析了轴系在自由条件下和在工作条件下不同的动态特性以及约束条件对曲轴扭振、纵振和弯振及其相互耦合振动的影响.模型中引入了能够反映主轴承润滑油膜的非线性动力特性的油膜模型,并在此基础上求得了在非线性油膜支撑下的同时包含主轴承力和主轴承弯矩的曲轴主轴承载荷.采用实验模态分析和有限元分析两种手段研究了机体的动态特性,分析了机体在不同频率范围内的振动特点;通过在机体有限元模型上施加计算得到的活塞敲击激励以及主轴承载荷等计算了机体的振动响应,并分析了主轴承隔板刚度和不同裙部设计方案对机体振动的影响.还以油底壳为例,分析了有限元和边界元相结合的方法在发动机辐射噪声和辐射比计算方面的应用,提出了一种能降低辐射噪声计算误差的新方法.为了降低现有发动机噪声,通过铅覆盖法、振动速度测量法和声强测量法等不同方法对五种不同发动机进行了噪声源识别的研究,并根据噪声源识别结果和各自发动机的不同结构特点对其中四种进行了低噪声改进设计研究.