某汽油機噪聲優化研究

韓丹，王國剛，王金立，李凱

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某汽油機噪聲優化研究

韓丹，王國剛，王金立，李凱

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

某汽油機在NVH性能開發階段有機油泵階次噪聲突出、正時系統存在315Hz頻段共振噪聲等問題，導致其關鍵點噪聲值不符合立項設計目標。通過分別對以上問題進行專項優化，對該發動機噪聲進行全面優化，最終問題得到解決，且發動機噪聲值降低明顯并滿足了設計目標。

NVH開發；機油泵；正時系統

前言

目前，各大發動機制造公司及其研發單位都在形成自己的NVH正向開發流程，在新款發動機未量產之前即開發階段對發動機進行主動優化降噪。

文章對某款在開發階段不滿足設計目標的汽油機進行了問題分析、專項優化和效果驗證，最終使該汽油機的NVH性能得到了提升，并滿足了設計目標。

1 問題分析

某汽油機在試驗開發階段設定的關鍵點目標值與實測值如表1所示：

通過對該機型進行噪聲主觀評價與頻譜分析，發現影響其噪聲性能的主要問題如下：

1）正時系統密封不嚴，有漏聲現象，且存在315Hz頻段噪聲，低速、怠速工況正時系統噪聲突出；

2）前方機油泵（轉子泵）嚙合階次噪聲(基頻5.4)突出；

因此，需對以上問題進行專項調查、優化，以期解決噪聲源頭問題。

表1 某汽油機噪聲性能

2 正時系統噪聲專項優化

2.1 原因分析

通過分別拆除正時系統上下蓋板，測試正時系統近場噪聲，試驗調查發現：怠速時（750rpm）正時皮帶（主要為排氣VVT與惰輪之間）存在300Hz頻段噪聲，正時上蓋板存在378Hz、下蓋板存在500-600Hz共振噪聲，如圖1所示。

對正時蓋板進行CAE分析，結果表明，正時上、下蓋板一階模態頻率在303Hz，前3階都在690Hz內，相對較低。

圖1 正時系統近場噪聲頻譜

2.2 優化措施

根據以上分析及試驗結果，對正時系統做出以下優化：

1）將上下蓋板做成整體式，提升中間區域強度，適當增厚；同時，提升塑料的密度；優化后正時蓋板1階模態頻率由303Hz提升到了762Hz，規避了異響噪聲頻率范圍；

2）優化增強正時系統與缸體連接區域的密封，防止正時皮帶共振噪聲泄露；

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

2.3 效果驗證

對優化后正時系統噪聲進行復測，由圖2可知：正時315Hz頻段噪聲，由59.61dB(A)降至45.59dB(A)，降低了14dB(A)。

圖2 正時系統噪聲優化曲線

3 機油泵階次噪聲專項優化

3.1 原因分析

該汽油機機油泵為轉子泵，結構如圖3所示。

圖3 轉子機油泵內部結構

影響轉子機油泵機械噪聲的主要因素有：

1）內部機械尺寸配合間隙

2）齒輪型線

轉子嚙合時，有的齒不參與嚙合，聲音產生了斷點不連續；內外轉子嚙合線型輪廓過渡不平順，嚙合時產生撞擊聲。

3.2 優化措施

根據機油泵機械噪聲產生機理，從以下兩方面對其進行設計優化：

1）內部機械尺寸設計優化

外轉子與泵腔的配合間隙控制在0.04-0.12mm之間；

內外轉子的側隙控制在0.06-0.14mm之間；

提高內外轉子齒形精度；

轉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）齒輪型線設計優化

優化內轉子齒型，使內轉子轉動時內外轉子間各齒均參與嚙合，聲音連續；內外轉子嚙合線型輪廓過渡平順，無強烈撞擊聲，如圖4所示。

圖4 優化后擺線齒型

3.3 效果驗證

對優化后機油泵噪聲進行復測，試驗結果表明：與原件相比，優化件機油泵階次（5.44的倍數）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 機油泵噪聲頻譜對比（優化前&后）

4 優化驗證

綜合以上優化措施，對優化后發動機進行了NVH測試，優化后發動機關鍵點噪聲滿足了設計目標，如表2所示：

表2 某汽油機噪聲性能

5 結語

通過對該汽油機的專項NVH優化，包括：正時系統300Hz頻段噪聲優化、機油泵階次噪聲專項優化，最終使該發動機關鍵點噪聲滿足了設計目標，圓滿的完成了該機型的開發任務，促進了該機型的品牌向上。

[1] 陳楠.汽車振動與噪聲控制[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2] 楊慶佛.內燃機與噪聲控制[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集團股份有限公司技術中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.032