消除加速時N12發動機異響問題

摘要：N12發動機在加速初期，會發出“噠噠”異響，嚴重影響客戶駕駛和乘車舒適性。該異響聲源分散，可能因素較多。對每種可能因素做檢測和驗證，收集相關現象和數據，最后發現導致異響的根本原因是皮帶張緊力不足。通過抽樣驗證，獲取最佳方案，實施后故障徹底消除。有效避免因皮帶張緊力不足引起的各種售后問題。

關鍵詞：發動機；異響；皮帶；張緊力

1引言

發動機作為汽車的心臟，任何質量問題，抑或是不影響功能，也是一顆牽一發而動全身的定時炸彈。研發人員在發動機批量生產前會做一系列參數匹配和模擬，可是發動機最終成型投產后，仍然會遇到諸多問題，如怠速不穩、異常抖動、漏機油、缸體漏液、噪音過大、零部件容易失效等等，有設計缺陷引起，也有制造缺陷導致。異響問題是發動機質量問題中較普遍的一項。

2問題現象

N12發動機在加速初期，駕駛室下方會發出“嗒嗒”聲響，聲源分散，同時該異響有如下特點：

a、氣溫升高，聲音會減小，天氣熱聲音變小甚至聽不到，天氣涼聲音變大，下雨的時候聲音更大；

b、同樣的氣溫，隨發動機連續工作時間增長，聲音會慢慢變小；

c、只有部分車輛在2檔的時候才會有，所有車在3、4、5檔都會有；

d、異響出現時發動機轉速1400-1600rpm，同時進氣壓力為94kPa以上；

e、離地掛檔空轉，無異響；

f、出現異響時，掛空擋行駛，或者踩離合行駛，聲音立刻消失。

3問題分析

該異響聲源不明，只能劃定一個區域即有可能進氣渦流帶動的撞擊聲，又可能是排氣管內有異物碰撞，或者是零部件干涉撞擊，也有可能是部分緊固件扭力不足，或者是變速器傳出，或者是皮帶輪系導致等等，故從排氣系統、零部件干涉、扭力不足、皮帶輪系這四個部分著手分析。

4檢測和驗證

4.1排氣系統（見表1）

結論：排氣系統無故障，不是要因。

4.2零部件干涉

發動機艙含有所有的發動機線束，以及與發動機線束相連接的主線束，線束含有較多的接頭，部分線束或者接頭在行駛中有與其它地方干涉的風險，檢測和驗證方法見表2。

結論：零部件干涉不是要因。

4.3零部件扭力不足

發動機緊固件扭力大多屬于關鍵扭力，如發電機支架螺栓若松動，則會導致支架抖動、發電機抖動或則輪系不正常工作等等，抽取1臺故障車的緊固件扭力測試結果見表3。

結論：扭力合格，不是要因。

4.4皮帶輪系

N12發動機由曲軸輪、水泵輪、發電機輪和皮帶張緊輪組成，皮帶張緊輪屬于一次性張緊，皮帶為摩擦傳動型多攜帶。

4.4.1皮帶張緊力

皮帶張緊力過大，則會導致皮帶過早破損；皮帶拉力過小，則會出現皮帶打滑、易脫落、過早破損以及皮帶震動過大，N12發動機要求初始張緊力為500±50N，路試后張緊力要求≥280N。故障車皮帶張緊力抽檢結果見圖1和圖2。

通過測試結果發現故障車皮帶張緊力遠低于要求值，屬于偏松狀態，這有可能是系統本有條件所致，也有可能是員工裝配時未按照工藝要求執行。為此，特地做實車跟蹤調查，結果表明，并非初始張緊力未達到工藝要求，路試后張緊力過小是一個普遍存在的現象。

結論：皮帶張緊力不足是主要因素。

4.4.2皮帶運行測試及監控

使用內窺鏡對皮帶做實時監控，發現只要異響，電機與張緊輪之間的帶段必定劇烈抖動，其它帶段狀態狀態一直良好。

N12發動機的皮帶輪系結構，電機與張緊輪之間的帶段屬于第二松邊，同時也是第二短邊，松邊受力更小，因第一短邊長度過短，所以抖動不明顯。理論分析與實際情況相吻合。

4.4.3異響原因分析、消除驗證及現象解釋

為進一步驗證異響是否由皮帶劇烈抖動引起，針對性地做了一些驗證，并借助儀器分析異響所處頻率段，具體驗證方法見表4。

無獨有偶，發動機熱試時，使用略長的單槽皮帶帶動水泵，在運行過程中同樣有該“噠噠”異響出現，且異響出現時皮帶劇烈抖動，該現象進一步證實，皮帶劇烈抖動能夠造成異響。

結論：頻率2000-12000Hz之間均有異響產生，說明該異響與摩擦有一定關系。行駛加速到1400～1600rpm才會異響，是因為發動機各項性能在此時處于爬升階段，給皮帶震動提供了一定的條件，給張緊不足的皮帶提供共振源，共振導致皮帶會劇烈抖動。隨著問題的升高，異響會更加明顯，是因為環境溫度改變了單位體積空氣的密度和濕度等性能，溫度越低，單位體積空氣越多，導致皮帶跳動抽打時，排擠出的空氣越多，聲音越大。所以該異響屬于皮帶劇烈抖動時，皮帶抽打皮帶輪瞬間，摩擦的同時快速擠出皮帶與皮帶輪之間的空氣發出的“噠噠聲”，與純粹的皮帶打滑聲音發生機理不同。

5對策制定及效果

5.1張緊力驗證

N12發動機皮帶屬于手動張緊輪系，皮帶張緊力不能自動調節，運行一段時間后，因皮帶長度有一定的延伸，皮帶寬度及側隙會有細微的變化，使得皮帶與帶輪楔合更到位，張緊力會有一定的衰減。為抽查皮帶與帶輪初期楔合的衰減值，首先試驗張緊力隨轉動圈數的改變，結果見圖3。

從圖3可以看出，張緊力從500～800N，轉動2圈后初期楔合就已經完成，故在下一步行動中，只需做轉動2圈的驗證，驗證結果見圖4。

從圖3可以看出，初始張緊力在500～800N之間，皮帶與皮帶輪初步楔合以后，張緊力衰減值在60～200N不等，衰減平均值為139N。

5.2對策制定

通過張緊力驗證試驗發現，皮帶與帶輪初期楔合的衰減值較大，在現有500±50N的初始張緊力情況下，得到的有效初始張緊力較小，接著皮帶在高轉速運行過程中，瞬間內皮帶與帶輪更進一步楔合，延伸長度變大，張緊力會瞬間衰減得更大。但是隨著發動機的運轉，皮帶與帶輪滑動摩擦，導致皮帶溫度逐漸升高，橡膠受熱脹冷縮作用，有效厚度增加，皮帶變得更緊繃，所以發動機運行一段時間后故障聲音會慢慢變小。

考慮現有生產線的布局，同時考慮N12發動機皮帶最佳狀態下能夠承受的張緊力，制定措施見表5。

6結語

通過調查、分析、驗證，造成N12發動機在加速初期“噠噠”異響的根本原因是皮帶張緊力不足，造成張緊力不足的原因是設定初始張緊力時，未考慮皮帶初期楔合造成的張緊力衰減。通過調查皮帶初期楔合造成的張緊力衰減平均值，結合平均值，保證皮帶最佳狀態，適當上調初始張緊力后，問題得到解決。并且避免了售后因皮帶張緊力不足導致的諸如噪音大、皮帶壽命減短、皮帶破損嚴重等系列問題。