某SUV車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)懸置異響診斷分析

鐘秤平，黃超勇，黃斌，吳趙生，張東力

(1.江鈴汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，江西南昌 330001;2.江西省汽車(chē)噪聲與振動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西南昌 330001)

0 引言

隨著汽車(chē)振動(dòng)噪聲控制技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車(chē)上的主要噪聲源和振動(dòng)源得到了較好控制，以前被忽視的其他零部件的噪聲問(wèn)題逐漸被暴露出來(lái)[1]。其中異響問(wèn)題已成為用戶(hù)投訴的熱點(diǎn)之一，也是困擾整車(chē)廠和供應(yīng)商的技術(shù)難題之一[2]。異響是車(chē)輛NVH的基礎(chǔ)，性能管控上要求必須達(dá)到目標(biāo)項(xiàng)目，用戶(hù)在試乘、試駕時(shí)，如果聽(tīng)到過(guò)多的異響，往往會(huì)放棄購(gòu)買(mǎi)，為此廠家失去潛在的購(gòu)買(mǎi)用戶(hù)；用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)車(chē)輛后，如果發(fā)現(xiàn)異響會(huì)向4S店抱怨，店家診斷、修理會(huì)產(chǎn)生很大費(fèi)用，花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，而且修理后可能引起其他異響問(wèn)題。因此異響越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者的重視。

為了研究異響產(chǎn)生的原因，尋找異響源，本文作者通過(guò)采集異響路面車(chē)輪軸承的加速度與位移生成路譜，將異響故障在四立柱臺(tái)架重現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)近距離測(cè)試異響，通過(guò)對(duì)比噪聲信號(hào)特征與子系統(tǒng)振動(dòng)信號(hào)特征，最終鎖定異響故障零部件。

1 異響故障機(jī)制

發(fā)動(dòng)機(jī)懸置是連接車(chē)身與底盤(pán)的重要部件，路面激勵(lì)力、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的不平衡慣性力、動(dòng)力總成輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、汽車(chē)行駛狀況急劇變化(如急剎車(chē))等因素引起的振動(dòng)，都將通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置傳遞至車(chē)身，很容易引起車(chē)內(nèi)異響問(wèn)題。圖1為異響的傳遞路徑。

圖1 異響的傳遞路徑

在樣車(chē)開(kāi)發(fā)階段，主機(jī)廠需要做異響管控，每個(gè)開(kāi)發(fā)節(jié)點(diǎn)都需要抽取一定比例的樣車(chē)在特殊路面進(jìn)行異響屬性測(cè)試，尤其是SUV這種具有越野能力的車(chē)型非常有必要做特殊路面及四立柱異響測(cè)試。

圖2為出現(xiàn)噠噠聲的顛簸路面，圖3為異響噪聲信號(hào)。

圖2 發(fā)生異響路面

圖3 異響噪聲信號(hào)

2 路譜采集與迭代

由于異響發(fā)生在一定車(chē)速下的特定路面，異響工程師只能在車(chē)內(nèi)大概判斷異響源位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙右側(cè)。為了減少發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲及路噪的干擾，同時(shí)便于工程師近距離觀察及測(cè)試異響，采集樣車(chē)行駛在異響路面時(shí)4個(gè)車(chē)輪軸承的加速度及位移數(shù)據(jù)，分析計(jì)算載荷譜，圖4為載荷譜的計(jì)算。

圖4 載荷譜的計(jì)算

通過(guò)對(duì)比道路數(shù)據(jù)與四立柱數(shù)據(jù)的加速度與位移數(shù)據(jù)，得出兩者之間差異在目標(biāo)范圍內(nèi)，說(shuō)明生成的路譜可以代表異響道路激勵(lì)，如圖5所示。

圖5 道路數(shù)據(jù)與四立柱數(shù)據(jù)一致性對(duì)比

最終生成與道路工況相當(dāng)?shù)穆纷V數(shù)據(jù)，用于驅(qū)動(dòng)四立柱臺(tái)架分析異響，如圖6所示。

圖6 迭代后生成的異響路面路譜

3 整車(chē)四立柱臺(tái)架實(shí)驗(yàn)

將采集并迭代好的路譜數(shù)據(jù)應(yīng)用于四立柱臺(tái)架測(cè)試，麥克風(fēng)及振動(dòng)加速度傳感器布置如圖7所示。

圖7 整車(chē)四立柱臺(tái)架異響診斷

整車(chē)四立柱異響診斷流程如下：

(1)樣車(chē)路譜采集及迭代，生成異響道路路譜；

(2)將故障樣車(chē)置于四立柱臺(tái)架，執(zhí)行熄火、空擋、松手剎操作；

(3)布置1個(gè)麥克風(fēng)于發(fā)動(dòng)機(jī)艙，4個(gè)加速度傳感器分別位于右前副車(chē)架襯套、右擺臂、防扭杠、右前減振器、發(fā)動(dòng)機(jī)右懸置；

(4)四立柱控制器加載路譜，異響故障重現(xiàn)，立即采集振動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)；

(5)更換無(wú)異響樣車(chē)，采集振動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)；

(6)對(duì)比異響樣車(chē)及無(wú)異響樣車(chē)噪聲數(shù)據(jù)，確認(rèn)異響噪聲特征頻率；

(7)根據(jù)異響噪聲信號(hào)，找出對(duì)應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)，最終確定異響源。

通過(guò)測(cè)試對(duì)比故障車(chē)及非故障車(chē)噪聲特征數(shù)據(jù)后，確認(rèn)異響故障特征頻率為1 000～2 000 Hz，如圖8所示。

圖8 異響樣車(chē)與無(wú)異響樣車(chē)噪聲信號(hào)對(duì)比

通過(guò)對(duì)比異響噪聲特征信號(hào)與振動(dòng)數(shù)據(jù)，最終發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)右懸置振動(dòng)數(shù)據(jù)與異響噪聲數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)明顯，如圖9所示。更換新懸置后，異響消失。

圖9 異響噪聲信號(hào)與振動(dòng)信號(hào)對(duì)應(yīng)

確認(rèn)異響源為懸置后，將懸置拆下并對(duì)比故障件與非故障件差異，最終發(fā)現(xiàn)異響原因?yàn)閼抑米枘峤怯衅x，支撐力流失造成流道上板有振動(dòng)。進(jìn)一步分析其制造工藝過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在硫化過(guò)程中鋁件變形，從而導(dǎo)致裝配流道松動(dòng)，產(chǎn)生異響。

4 結(jié)論

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置異響進(jìn)行了探索性試驗(yàn)研究，可以得到以下結(jié)論：

(1)通過(guò)采集故障道路的路譜信號(hào)，在四立柱臺(tái)架上可以重現(xiàn)異響問(wèn)題，方便測(cè)試診斷問(wèn)題，可以有效地提取故障特征。

(2)通過(guò)對(duì)比故障車(chē)與非故障車(chē)，可以獲取異響故障特征頻率，根據(jù)特征頻率與零部件振動(dòng)信號(hào)對(duì)比，可以準(zhǔn)確找到異響源。

(3)由于硫化過(guò)程中鋁件的變形，導(dǎo)致裝配流道松動(dòng)，產(chǎn)生異響。