韓丹，王國(guó)剛，王金立，李凱

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某汽油機(jī)噪聲優(yōu)化研究

韓丹，王國(guó)剛，王金立，李凱

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

某汽油機(jī)在NVH性能開(kāi)發(fā)階段有機(jī)油泵階次噪聲突出、正時(shí)系統(tǒng)存在315Hz頻段共振噪聲等問(wèn)題，導(dǎo)致其關(guān)鍵點(diǎn)噪聲值不符合立項(xiàng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。通過(guò)分別對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)優(yōu)化，對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲進(jìn)行全面優(yōu)化，最終問(wèn)題得到解決，且發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲值降低明顯并滿足了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

NVH開(kāi)發(fā)；機(jī)油泵；正時(shí)系統(tǒng)

前言

目前，各大發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司及其研發(fā)單位都在形成自己的NVH正向開(kāi)發(fā)流程，在新款發(fā)動(dòng)機(jī)未量產(chǎn)之前即開(kāi)發(fā)階段對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行主動(dòng)優(yōu)化降噪。

文章對(duì)某款在開(kāi)發(fā)階段不滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的汽油機(jī)進(jìn)行了問(wèn)題分析、專(zhuān)項(xiàng)優(yōu)化和效果驗(yàn)證，最終使該汽油機(jī)的NVH性能得到了提升，并滿足了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

1 問(wèn)題分析

某汽油機(jī)在試驗(yàn)開(kāi)發(fā)階段設(shè)定的關(guān)鍵點(diǎn)目標(biāo)值與實(shí)測(cè)值如表1所示：

通過(guò)對(duì)該機(jī)型進(jìn)行噪聲主觀評(píng)價(jià)與頻譜分析，發(fā)現(xiàn)影響其噪聲性能的主要問(wèn)題如下：

1）正時(shí)系統(tǒng)密封不嚴(yán)，有漏聲現(xiàn)象，且存在315Hz頻段噪聲，低速、怠速工況正時(shí)系統(tǒng)噪聲突出；

2）前方機(jī)油泵（轉(zhuǎn)子泵）嚙合階次噪聲(基頻5.4)突出；

因此，需對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查、優(yōu)化，以期解決噪聲源頭問(wèn)題。

表1 某汽油機(jī)噪聲性能

2 正時(shí)系統(tǒng)噪聲專(zhuān)項(xiàng)優(yōu)化

2.1 原因分析

通過(guò)分別拆除正時(shí)系統(tǒng)上下蓋板，測(cè)試正時(shí)系統(tǒng)近場(chǎng)噪聲，試驗(yàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：怠速時(shí)（750rpm）正時(shí)皮帶（主要為排氣VVT與惰輪之間）存在300Hz頻段噪聲，正時(shí)上蓋板存在378Hz、下蓋板存在500-600Hz共振噪聲，如圖1所示。

對(duì)正時(shí)蓋板進(jìn)行CAE分析，結(jié)果表明，正時(shí)上、下蓋板一階模態(tài)頻率在303Hz，前3階都在690Hz內(nèi)，相對(duì)較低。

圖1 正時(shí)系統(tǒng)近場(chǎng)噪聲頻譜

2.2 優(yōu)化措施

根據(jù)以上分析及試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)正時(shí)系統(tǒng)做出以下優(yōu)化：

1）將上下蓋板做成整體式，提升中間區(qū)域強(qiáng)度，適當(dāng)增厚；同時(shí)，提升塑料的密度；優(yōu)化后正時(shí)蓋板1階模態(tài)頻率由303Hz提升到了762Hz，規(guī)避了異響噪聲頻率范圍；

2）優(yōu)化增強(qiáng)正時(shí)系統(tǒng)與缸體連接區(qū)域的密封，防止正時(shí)皮帶共振噪聲泄露；

3）將正時(shí)單向阻尼張緊器更換為雙向阻尼張緊器，降低正時(shí)皮帶振幅，降低其共振噪聲。

2.3 效果驗(yàn)證

對(duì)優(yōu)化后正時(shí)系統(tǒng)噪聲進(jìn)行復(fù)測(cè)，由圖2可知：正時(shí)315Hz頻段噪聲，由59.61dB(A)降至45.59dB(A)，降低了14dB(A)。

圖2 正時(shí)系統(tǒng)噪聲優(yōu)化曲線

3 機(jī)油泵階次噪聲專(zhuān)項(xiàng)優(yōu)化

3.1 原因分析

該汽油機(jī)機(jī)油泵為轉(zhuǎn)子泵，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 轉(zhuǎn)子機(jī)油泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)

影響轉(zhuǎn)子機(jī)油泵機(jī)械噪聲的主要因素有：

1）內(nèi)部機(jī)械尺寸配合間隙

2）齒輪型線

轉(zhuǎn)子嚙合時(shí)，有的齒不參與嚙合，聲音產(chǎn)生了斷點(diǎn)不連續(xù)；內(nèi)外轉(zhuǎn)子嚙合線型輪廓過(guò)渡不平順，嚙合時(shí)產(chǎn)生撞擊聲。

3.2 優(yōu)化措施

根據(jù)機(jī)油泵機(jī)械噪聲產(chǎn)生機(jī)理，從以下兩方面對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化：

1）內(nèi)部機(jī)械尺寸設(shè)計(jì)優(yōu)化

外轉(zhuǎn)子與泵腔的配合間隙控制在0.04-0.12mm之間；

內(nèi)外轉(zhuǎn)子的側(cè)隙控制在0.06-0.14mm之間；

提高內(nèi)外轉(zhuǎn)子齒形精度；

轉(zhuǎn)子與泵蓋的間隙控制在0.03-0.08mm之間；

提高軸孔的精度及粗糙度。

2）齒輪型線設(shè)計(jì)優(yōu)化

優(yōu)化內(nèi)轉(zhuǎn)子齒型，使內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)內(nèi)外轉(zhuǎn)子間各齒均參與嚙合，聲音連續(xù)；內(nèi)外轉(zhuǎn)子嚙合線型輪廓過(guò)渡平順，無(wú)強(qiáng)烈撞擊聲，如圖4所示。

圖4 優(yōu)化后擺線齒型

3.3 效果驗(yàn)證

對(duì)優(yōu)化后機(jī)油泵噪聲進(jìn)行復(fù)測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果表明：與原件相比，優(yōu)化件機(jī)油泵階次（5.44的倍數(shù)）噪聲16.32階、21.76階、27.20階、32.64階能量降低明顯，整改措施有效，如圖5所示。

圖5 機(jī)油泵噪聲頻譜對(duì)比（優(yōu)化前&后）

4 優(yōu)化驗(yàn)證

綜合以上優(yōu)化措施，對(duì)優(yōu)化后發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了NVH測(cè)試，優(yōu)化后發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵點(diǎn)噪聲滿足了設(shè)計(jì)目標(biāo)，如表2所示：

表2 某汽油機(jī)噪聲性能

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該汽油機(jī)的專(zhuān)項(xiàng)NVH優(yōu)化，包括：正時(shí)系統(tǒng)300Hz頻段噪聲優(yōu)化、機(jī)油泵階次噪聲專(zhuān)項(xiàng)優(yōu)化，最終使該發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵點(diǎn)噪聲滿足了設(shè)計(jì)目標(biāo)，圓滿的完成了該機(jī)型的開(kāi)發(fā)任務(wù)，促進(jìn)了該機(jī)型的品牌向上。

[1] 陳楠.汽車(chē)振動(dòng)與噪聲控制[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2] 楊慶佛.內(nèi)燃機(jī)與噪聲控制[M].太原:山西人民出版社,1985.

Research on Noise Optimization of A Gasoline Engine

Han Dan, Wang Guogang, Wang Jinli, Li Kai

( Technical Center, Anhui Jianghuai Automobile Group Corp., Ltd. Ahhui Hefei 230601 )

In the NVH performance development stage of a gasoline engine, the order noise of organic oil pump is prominent, and the resonance noise of 315-frequency band exits in the timing syste,which results in that the key point noise value does not meet the design target.Through the special optimization of the above promlems, the problems are solved finally, and the noise value of the engine is obviously reduced, which meets the design objectives.

NVH Development; Oil Pump; Timing System

B

1671-7988(2018)22-93-02

U467

B

1671-7988(2018)22-93-02

U467

韓丹，就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.032