某雙質量飛輪異響研究

馬亞壇

安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心 安徽省合肥市 230001

1 引言

隨著乘用車的日益普及，消費者對乘用車的質量和NVH品質要求也在不斷提高。乘用車動力系統(tǒng)的運轉、傳遞動力的穩(wěn)定性直接決定了整車NVH性能的優(yōu)越。雙質量飛輪是當前汽車上隔振減振效果最好的裝置。 雙質量飛輪可以有效降低發(fā)動機到變速箱的轉速波動。雙質量飛輪設計的優(yōu)劣將直接影響整車NVH，進而影響使乘客主觀感受。

本文中就討論了某款車型匹配雙質量飛輪存在的異響故障，并通過仿真分析和設計分析，找到了造成雙質量飛輪異響的設計因素，并根據設計因素進行了一一確認，最終指定雙質量飛輪優(yōu)化方案，解決雙質量飛輪異響問題。

2 雙質量飛輪異響描述

根據市場反饋，某款匹配雙質量飛輪的車型在市場上存在異響故障，故障模式為車輛在空擋、怠速工況下，開啟負載（開燈、開車窗加熱、開空調）時，發(fā)動機與變速箱結合處傳出明顯的“噠噠”異響。

3 雙質量飛輪原理及分析

雙質量飛輪在怠速和行駛工況下第二質量與彈簧的相對運動方式見圖1。其中怠速工況下，第二質量在兩個彈簧間左右擺動，理論上不與彈簧接觸，實際由于制造誤差，第二質量在擺動中不停撞擊彈簧，從而產生“噠噠”撞擊音。正常情況下聲音很小，會被發(fā)動機掩蓋。

雙質量飛輪的關鍵性能參數中影響怠速異響的原因主要有基礎阻尼F1和自由角度兩個參數。F1阻尼力矩值在一定范圍內可以使次級飛輪的轉速波動隨著基礎阻尼力矩值的增大而減??；自由轉角過小，會由于發(fā)動機的高頻振動導致傳力板敲擊彈簧系統(tǒng)，產生敲擊噪音。所以需要間隙轉角和基礎阻尼的綜合作用，保證在怠速不同負載的工況下滿足雙質量飛輪沒有敲擊噪音。

4 雙質量飛輪原因分析及驗證

通過仿真分析（圖2），1500rpm以上飛輪轉速波動＜0.1，分析結果滿足要求。但是1200rpm以下第二質量盤轉速波動大于第一質量盤，結合異響故障，認為基礎阻尼不當可能造成第二質量轉速波動太大。

異響車型在整車測試中，通過采集的數據對比發(fā)現（圖3），發(fā)動機在負載開啟時發(fā)動機轉速波動增大60%。分析認為正是這個增大的轉速波動致使雙質量飛輪第二質量轉速波動增大。

根據雙質量飛輪原理和以上分析確認的因素，初步判斷為為雙質量飛輪基礎阻尼設計不當，造成第二質量盤在怠速開負載工況下，轉速波動增大，從而造成第二質量盤對彈簧的敲擊力度增大，產生敲擊異響。另外自由轉角也可能是對其異響產生的一部分原因。因此定制不同阻尼的雙質量飛輪和不同轉角的雙質量飛輪進行裝車測試（圖4 測試臺架），對基礎阻尼因素進行試驗驗證。

根據分析方案，先對F1阻尼進行驗證，制作了的四種不同阻尼的雙質量飛輪進行裝車驗證，并進行主觀評價（表1 不同阻尼驗證結果）。隨著基礎阻尼的增大，雙質量飛輪異響有了明顯改善。當F1阻尼為1.3Nm時，只要開燈增加少量負載，異響就會出現；當F1阻尼增大到3Nm時，開燈已不再出現異響；當F1阻尼增加到7Nm時，即使所有負載打開，異響也不會再出現。

雙質量飛輪通過提升基礎阻尼，在怠速工況下，開啟負載時異響有了明顯的改善，但是雙質量飛輪阻尼又能無限制增大，阻尼太大又會造成其他方面的異響（由于篇幅限制，本文不作詳細介紹），而雙質量飛輪制造工藝的限制，又無法很好的將基礎阻尼控制在很小的范圍內，因此只是改進阻尼無法滿足產品需求。

表1 不同阻尼驗證結果

表2 不同轉角驗證結果

在上面試驗結果基礎上，又制作了4種不同自由轉角的雙質量飛輪進行裝車驗證。通過下表2驗證結果和表1驗證結果對比，隨著轉角增大，異響程度也有了進一步的改善。

經過多項試驗，根據不同試驗數據的測試結果，結合雙質量飛輪制造質量現狀，在雙質量飛輪原設計方案的基礎上，調整雙質量飛輪阻尼參數由0-10Nm提升為5Nm-10Nm；調整雙質量飛輪自由轉角由6°提升為10°。

按新方案修改圖紙，并小批量試制后，挑選出自由轉角和F1阻尼偏下限的零件進行再次裝車驗證，通過采集到的音頻數據（圖5）可以看出，量產狀態(tài)飛輪異響完全消除，雙質量飛輪新的參數設計滿足生產要求和車輛NVH要求。

5 結語

為解決車輛在怠速開空調等負載情況下的雙質量飛輪異響問題，本文利用CAE仿真分析和NVH測試設備，對多種方案進行驗證，找到可產生怠速異響的根本因素：阻尼的增大，可以有效抑制轉速波動，在此基礎上增大轉角進一步消弱了第二質量對彈簧的撞擊，從而有效的降低了撞擊產生的“噠噠”異響。