黃鋒，曾小春，王毅，徐小翔，陳逸晨

某商用車加減速嘯叫問題分析及優(yōu)化

黃鋒，曾小春，王毅，徐小翔，陳逸晨

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001）

某商用車開發(fā)階段在部分油門開度（POT）工況下，車輛在1400-2000rpm轉(zhuǎn)速區(qū)間存在較為擾人的加減速嘯叫，運(yùn)用Test.Lab進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及分析，確認(rèn)抱怨嘯叫為發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈條19階嘯叫，頻率在500HZ附近，尋求源頭及路徑優(yōu)化方案，并進(jìn)行優(yōu)化方案驗(yàn)證，最終采用取消空調(diào)管路與發(fā)動(dòng)機(jī)連接支架及空調(diào)管路增加吸音棉組合方案，從傳遞路徑上優(yōu)化19階嘯叫。

嘯叫；19階；傳遞路徑；空調(diào)管路；吸音棉

前言

發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈條是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部從曲軸到凸輪軸的傳動(dòng)鏈，主要作用是驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣凸輪機(jī)構(gòu)及相關(guān)附件，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門及附件在適當(dāng)?shù)南辔幌麻_啟或關(guān)閉，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸能夠正常地吸氣和排氣[1]。在閉式油池潤(rùn)滑條件下工作，發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈條轉(zhuǎn)速可達(dá)7000r/min。發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈條在高速多沖、大載荷以及交變速度與交變載荷的共同作用下[2]，容易出現(xiàn)正時(shí)鏈條嘯叫現(xiàn)象。對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，目前市場(chǎng)上已廣泛使用小張力靜音鏈條，靜音鏈條入齒角度柔和，沖擊更小，可有效改善鏈條噪音；但由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈條需求張力大，靜音鏈則不適用于柴油機(jī)，因此，柴油機(jī)鏈系統(tǒng)NVH問題一直以來備受關(guān)注，也成為影響車輛乘坐舒適性的一個(gè)主要問題。

文中針對(duì)某商用車加減速工況下出現(xiàn)的鏈條嘯叫問題進(jìn)行測(cè)試診斷，通過在發(fā)動(dòng)機(jī)消聲室臺(tái)架調(diào)整影響鏈條動(dòng)力學(xué)參數(shù)及整車路徑排查試驗(yàn)，分別從源頭及路徑兩個(gè)方向?qū)で髢?yōu)化方案，最終找出空調(diào)管路系統(tǒng)為傳遞路徑放大點(diǎn)，通過調(diào)整空調(diào)管路路徑，達(dá)到優(yōu)化正時(shí)鏈條嘯叫的效果。

1 加減速嘯叫問題概述

1.1 問題描述

某商用車在加減速工況，1400-2000rpm區(qū)間出現(xiàn)嘯叫，減速1500rpm附近尤為明顯，影響駕駛感受。運(yùn)用LMS Test.Lab軟件測(cè)試客觀數(shù)據(jù)，濾階次回放確認(rèn)抱怨嘯叫為19階[3]，且在1500rpm附近出現(xiàn)峰值，如下圖1所示。

圖1 某商用車2擋減速車內(nèi)MIC彩圖

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈系統(tǒng)布局

發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈系統(tǒng)分布在發(fā)動(dòng)機(jī)前端，由曲軸齒輪（19個(gè)齒）通過鏈條依次驅(qū)動(dòng)油泵鏈輪及兩個(gè)凸輪軸鏈輪，布局圖如圖2。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈系統(tǒng)layout

2 試驗(yàn)分析診斷

2.1 正時(shí)鏈嘯叫分析方法

根據(jù)問題分析常用的魚骨圖分析方法，從激勵(lì)源、傳遞路徑等可能原因進(jìn)行故障分析診斷[4]，運(yùn)用LMS Test.lab軟件及發(fā)動(dòng)機(jī)NVH臺(tái)架消聲室進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，19階嘯叫問題排查魚骨圖如圖3。

圖3 19階嘯叫問題排查魚骨圖

圖3魚骨圖中，激勵(lì)源方面主要有發(fā)動(dòng)機(jī)前端扭振及油泵鏈輪相位對(duì)比驗(yàn)證；傳遞路徑方面，主要分析懸置振動(dòng)傳遞、附件管路振動(dòng)傳遞及空氣輻射的影響；下文根據(jù)以上思路逐一分析排查。

2.2 激勵(lì)源分析

2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)扭振

駕評(píng)搭載同一款發(fā)動(dòng)機(jī)的某SUV車型，該車型19階鏈條嘯叫較輕微，可接受狀態(tài)，運(yùn)用LMS Test.lab軟件，前端安裝720脈沖編碼器進(jìn)行扭振測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖4，某商用車嘯叫不可接受的轉(zhuǎn)速區(qū)間為1400-2000rpm，而商用車扭振在900-4000rpm區(qū)間均大于SUV，因此扭振的差異對(duì)嘯叫影響較小。

圖4 抱怨商用車與同發(fā)動(dòng)機(jī)SUV發(fā)動(dòng)機(jī)前端扭振對(duì)比

2.2.2 油泵鏈輪相位

將商用車搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)上NVH臺(tái)架消聲室，分別驗(yàn)證油泵鏈輪提前1個(gè)齒、滯后2個(gè)齒、滯后4個(gè)齒，1000-3600rpm加減速工況取前端1m處MIC數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如圖5，19階嘯叫依然存在，且與原狀態(tài)相當(dāng)，由此可得出油泵鏈輪相位對(duì)19階嘯叫基本無影響。

圖4 油泵相位驗(yàn)證彩圖

2.3 傳遞路徑分析

根據(jù)源頭分析結(jié)果，此問題似乎從激勵(lì)源方面很難找到突破，以下重點(diǎn)排查分析傳遞路徑，尋求路徑中某個(gè)對(duì)19階嘯叫的放大點(diǎn)。

2.3.1 懸置傳遞

圖5 19階懸置傳遞驗(yàn)證

懸置為連接發(fā)動(dòng)機(jī)與車架的主要部件，起限位及隔振的作用[5]，在商用車右懸置主被動(dòng)端分別布置振動(dòng)傳感器，測(cè)試19階振動(dòng)傳遞情況，2擋加減速測(cè)試結(jié)果如圖5，右懸主動(dòng)端19階振動(dòng)弱于發(fā)動(dòng)機(jī)前蓋板及空調(diào)膨脹閥，被動(dòng)端對(duì)19階振動(dòng)有進(jìn)一步隔振作用，因此19階振動(dòng)并非通過懸置結(jié)構(gòu)傳遞到車內(nèi)。

2.3.2 空氣輻射

2.3.2.1 前蓋板及油底殼輻射

在發(fā)動(dòng)機(jī)NVH消聲室，進(jìn)行前蓋板及油底殼的包裹驗(yàn)證，包裹材料使用常用吸音棉，對(duì)比測(cè)試結(jié)果如圖6，包裹前蓋板后在1250-1400rpm區(qū)間及2100-2400rpm區(qū)間19階嘯叫有部分改善，對(duì)抱怨的1400-2000rpm轉(zhuǎn)速區(qū)間關(guān)聯(lián)不大；而包裹油底殼后，19階嘯叫仍然存在，與原狀態(tài)相比，無明顯差異。

圖6 前蓋板及油底殼包裹驗(yàn)證

2.3.2.2 空調(diào)管路空氣輻射

空調(diào)管路作為連接發(fā)動(dòng)機(jī)及車身的重要管路，有可能對(duì)19階嘯叫產(chǎn)生空氣輻射作用，使用常用吸音棉材料對(duì)空調(diào)管進(jìn)行包裹處理，驗(yàn)證結(jié)果如圖7，在1850rpm附近，車內(nèi)19階約優(yōu)化5dB，具有一定的優(yōu)化效果。

圖7 空調(diào)管路包裹驗(yàn)證

2.3.3 空調(diào)管路結(jié)構(gòu)傳遞

從空氣輻射分析結(jié)果可知，空調(diào)管路對(duì)19階存在較明顯空氣輻射作用，因空調(diào)管直接連接發(fā)動(dòng)機(jī)并傳遞至汽車前圍，進(jìn)一步驗(yàn)證空調(diào)管路結(jié)構(gòu)傳遞影響，在空調(diào)膨脹閥處布置振動(dòng)傳感器，2擋加減速工況采集數(shù)據(jù)，如圖8，空調(diào)膨脹閥在470HZ附近存在明顯共振帶，19階振動(dòng)穿過該共振帶，振動(dòng)放大后強(qiáng)于前蓋板19階振動(dòng)，并直接傳遞至車內(nèi)，空調(diào)管結(jié)構(gòu)傳遞為19階嘯叫問題主要放大點(diǎn)。

圖8 前圍空調(diào)管對(duì)19階進(jìn)行放大

3 優(yōu)化方案研究

根據(jù)激勵(lì)源及傳遞路徑分析排查結(jié)果得知，空調(diào)管路是19階嘯叫的重要傳遞路徑，采用如下途徑可以進(jìn)行優(yōu)化。

1）包裹前蓋板；

2）空調(diào)軟管增加吸音棉；

3）取消空調(diào)管路與發(fā)動(dòng)機(jī)連接支架，優(yōu)化管路470HZ共振帶。

如上包裹前蓋板方案，對(duì)19階嘯叫有些許優(yōu)化，但優(yōu)化效果一般，且工程上難以實(shí)施包裹；空調(diào)軟管增加吸音棉方案，對(duì)19階有較為明顯的優(yōu)化效果，且成本增加尚可接受；取消空調(diào)管路與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的支架方案，470HZ共振帶消失，且取消支架后空調(diào)管模態(tài)僅降低20HZ，已通過耐久驗(yàn)證。此問題采用2）+3）組合方案，優(yōu)化后車內(nèi)優(yōu)化效果如圖9，相對(duì)于原始狀態(tài)，19階嘯叫降低7-15dB，正時(shí)鏈嘯叫可接受。

圖9 2+3方案優(yōu)化效果

4 結(jié)語

某商用車加減速嘯叫問題，運(yùn)用激勵(lì)源-傳遞路徑排查理論，建立問題分析魚骨圖，通過激勵(lì)源扭振、油泵鏈輪相位分析，懸置傳遞、空氣輻射傳遞、空調(diào)管路傳遞路徑分析，最終鎖定空調(diào)管路為主要傳遞路徑，并提出了成本低、周期短的組合優(yōu)化方案，徹底優(yōu)化了19階嘯叫問題，對(duì)此類商用車旋轉(zhuǎn)件階次嘯叫問題優(yōu)化具有重要的借鑒和參考意義。

[1] 尹德兵,翁建良,錢江,等.發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法[J].機(jī)械傳動(dòng),2016(11):40-43.

[2] 李磊.發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)鏈系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析及其高速特性試驗(yàn)研究[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué),2015.

[3] 龐劍.汽車噪聲與振動(dòng)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2006.

[4] SOTTEK R, SELLERBECK P, KLEMENZ M, Anartificial head which speaks from itsears:investigations on reciprocal transfer path analysis in vehicles using abinaural soundsource[C]. Proceedings of the SAE Noise and Vibration Conference and Exhibition, Traverse City,Michigan, USA, F, 2003.

[5] 楊明亮.汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)NVH性能分析及改進(jìn)設(shè)計(jì)[D].成都:西南交通大學(xué),2008:24-60.

Analysis and optimization of timing chain whine during accelerationand deceleration of a commercial vehicle

Huang Feng, Zeng Xiaochun, Wang Yi, Xu Xiaoxiang, Chen Yichen

（Jiangling Auto Co., Ltd., Jiangxi Nanchang 330001）

In the development stage of a commercial vehicle, under the partial throttle opening (pot) condition, there is a more disturbing acceleration and deceleration whine in the speed range of 1400-2000rpm. Test.Lab Data acquisition and analysis are carried out to confirm that the whine is a 19th order of the engine timing chain, with the frequency near 500Hz. The source and path optimization scheme is sought, and the optimization scheme is verified, and finally adopted The combination scheme of adding sound-absorbing cotton to the air-conditioning pipeline, engine connecting bracket and air-conditioning pipeline is cancelled, and the 19th order whine is optimized due to the transmission path optimizing.

Whine; 19th order;Transmission path; Air conditioning pipeline; Sound-absorbing cotton

A

1671-7988(2020)24-80-03

U467.4+93

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1671-7988(2020)24-80-03

黃鋒，就職于江鈴汽車股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.027

CLC NO.: U467.4+93