發動機減震皮帶輪隔音罩研究

羅俊，王英杰，李歡，陳尚尚

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

隨著汽油技術的不斷進步和發展，人們對汽車的要求越來越高，其中，NVH是人們對汽車評價的一個重要指標。而發動機的噪聲又是汽車 NVH評價中的重要一項。降低發動機噪聲可以從兩個方面進行：一是從根本上降低發動機噪聲的激勵源；二是從傳遞路徑上，減小噪聲的傳遞噪聲。本文主要研究的是通過在發動機減震皮帶輪上增加一個隔音罩，從傳遞路徑上降低發動機的噪聲。

1 減震皮帶輪隔音罩原理及結構

1.1 隔音罩原理

發動機運轉過程中，燃燒室內混合氣的燃燒時會產生大量噪聲，噪聲會通過活塞連桿傳遞給曲軸后，再由曲軸傳遞給前端減震皮帶輪最終傳遞到空氣外界。同時，活塞連桿及曲軸運轉過程中產生的噪聲同樣也會通過減震皮帶輪傳遞給空氣外界。而減震皮帶輪本身的設計類似于個喇叭口形式，具有一定放大噪聲的作用。在減震皮帶輪上增加一個隔音罩，隔音罩主要包括發泡聚氨酯材料，可以吸收阻擋噪聲的傳遞，降低發動機前端的噪聲。

1.2 隔音罩結構

減震皮帶輪隔音罩結構如下圖所1示，主要包括發泡隔音棉、襯板、鋼襯套、橡膠襯套。其中隔音棉材料主要為發泡聚氨酯，具備良好的吸收噪音的效果，襯板一方面起著支撐的用作，另一方面也起著阻斷噪音的作用。

減震皮帶輪隔音罩通過四個螺栓安裝于減震皮帶輪中，安裝示意圖如下所示：

圖1 隔音罩分解圖

圖2 隔音罩安裝示意圖

2 隔音罩效測試研究

2.1 測試準備

為驗證減震皮帶輪隔音罩的隔音效果，分別制作不用硬度下的發泡材料搭載發動機進行測試。測試硬度主要所括11、14、17、22、26、54，測試的工況主要包括發動機外特性工況點、小負荷加速工況、怠速工況。噪聲采集傳感器布置位置主要所括：發動機前方1m、進氣側1m、排氣側1m、上方1m及減振皮帶輪近場0.25m。

2.2 測試數據及分析

外特性工況點前方1m（下圖3）：圖中粗紅線為原始狀態發動機前方1m噪聲，加裝減震皮帶輪隔音罩前方1m噪聲均有不同程度的降低。發泡材料硬度過硬或過軟都會降低降噪效果，其中發泡材料硬度為14時（圖中粗藍線）的降噪性能表現最好，降噪工況點最好轉速為1920r/min，加裝前噪音為81.4dB，加裝后為79.4dB。降低幅度為1.5dB。

圖3 外特性工況點前方1m

圖4 外特性工況點減震皮帶輪近場0.25m

外特性工況點減震皮帶輪近場0.25m（上圖4）：圖中粗的紅線為原始狀態噪聲，加裝減震皮帶輪隔音罩后前端近場噪聲明顯降低，其中發泡材料硬度為14時的隔音罩降噪效果最好，降噪工況點最好轉速為 1920r/min，加裝前噪音為90dB，加裝后為87.7dB。降低幅度為2.3dB。

小負荷加速工況減震皮帶輪近場0.25m（下圖5）：小負荷加速工況近場圖譜中可以看出發泡材料硬度為 14隔音罩聲學性能最好。

圖5 小負荷加速工況減震皮帶輪近場0.25m

怠速工況減震皮帶輪近場0.25m噪聲（下圖6）：怠速工況硬度為17度的隔音罩最好，14次之。通過各給工況對比，發泡材料為14的隔音罩在本次試驗中的聲學性能表現最好。

圖6 怠速工況減震皮帶輪近場0.25m

下面對發泡材料硬度為14的隔音罩重點分析：

外特性工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩四方平均對比（下圖7）：加裝發泡材料硬度為14的減振皮帶輪隔音罩，在WOT工況下單轉速點最高能降低1dB。

圖7 加裝與不加裝四方平均噪聲對比

外特性工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩近場0.25m噪聲對比（下圖8）：加裝發泡材料硬度為14的減振皮帶輪隔音罩，在WOT工況下減振皮帶輪前端近場單轉速點最高降低2.4dB。

圖8 外特性工況近場0.25m噪聲對比

外特性工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩前方1m噪聲對比（下圖9）：在外特性工況下前方1m噪聲中，加裝發泡硬度為 14的隔音罩前方 1m單轉速點最高降低1.6dB。

圖9 外特性工況前方1m噪聲對比

怠速工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩四方平均噪聲對比（下圖10）：發泡材料硬度為14的堵頭怠速降噪0.7dB。

圖10 怠速工況四方平均噪聲對比

小負荷加速工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩四方平均噪聲對比（下圖11）：發泡材料硬度為14的隔音罩小負荷加速工況四方平均單轉速點最高降噪1.4dB。

圖11 小負荷加速工況四方平均噪聲對比

小負荷加速工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩近場0.25m噪聲對比（下圖12）：發泡材料硬度為14的隔音罩小負荷加速工況近場單轉速點最高降噪4.2dB。

圖12 小負荷加速工況近場0.25m噪聲對比

對以上各工況進行總結分析，硬度為14的減震皮帶輪隔音罩在發動機各工況點最大降噪數據如下表所示：

表1 各工況下最大降噪數據

從以上數據可知，隔音罩能有效降低發動機小負荷及外特性工況前端近場的噪聲。對怠速工況的噪聲降低能力有限。

3 結束語

通過對不同硬度下的減震皮帶輪隔音罩在發動機進行不同工況下的噪聲測試，可以看出：

（1）隔音罩過硬或過軟隔音效果都有限，隔音罩硬度在一定值時才能達到最好效果；

（2）隔音罩在發動怠速時隔音效果有限；

（3）隔音罩能有效降低近場噪音。

因此，在發動機減震皮帶輪隔音設計時，應進行適當的匹配測試，選出最有效的減震皮帶輪隔音罩。