某燃油車低溫冷機怠速抖動的分析與優(yōu)化

【摘" 要】某燃油車在寒冷的條件下（-20℃以下），冷機怠速時整車異常抖動，經(jīng)排查為發(fā)動機右懸置膠料低溫結(jié)晶導(dǎo)致剛度異常變大，懸置隔振性能惡化引起整車抖動，通過優(yōu)化懸置膠料的配方（將原配方的丁苯膠換為結(jié)晶溫度較低的順丁膠），膠料優(yōu)化后冷機怠速抖動的問題得以解決。

【關(guān)鍵詞】低溫冷機；怠速抖動；懸置；結(jié)晶；剛度

中圖分類號：U463.6" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2022 ）12-0082-02

Analysis and Optimization of Idle Jitter of a Fuel Truck Under Low Temperature

TONG Fei，LI Long-jing

（Anhui Jianghuai Automotive Group Co.，Ltd.，Hefei 230601，China）

【Abstract】The whole vehicle jitters abnormally when a fuel truck is idling under cold conditions（-20℃ or below）. It is found that the low temperature crystallization of the right suspension compound of the engine causes the abnormal increase of stiffness，and the deterioration of suspension vibration isolation performance causes the whole vehicle jitter. By optimizing the formula of suspension compound（by replacing the original formula of butadiene rubber with cis-butadiene rubber with lower crystallization temperature），the problem of the idle jitter of the refrigerator can be solved after the optimization of the rubber.

【Key words】cryocooler；idle jitter；suspend；crystal；rigidity

隨著汽車技術(shù)的不斷進步，汽車的性能和品質(zhì)也在逐步提高，人們對于汽車的要求也越來越高，除了對車輛的外觀、動力性、經(jīng)濟性、安全性、配置、性價比等有較高要求外，對乘坐舒適性的要求也越來越高。汽車NVH性能的表現(xiàn)對乘坐舒適性至關(guān)重要，優(yōu)秀的NVH性能要求汽車的噪聲小、振動低、聲振粗糙度小，而抖動現(xiàn)象是汽車最常見的NVH問題，如座椅抖動、地板抖動、制動踏板抖動及方向盤抖動等等。

1" 抖動產(chǎn)生的機理介紹

對于傳統(tǒng)的燃油車，從抖動產(chǎn)生的源頭、傳遞路徑再到最終的響應(yīng)點來進行分析。發(fā)動機作為汽車的動力源，也是抖動產(chǎn)生最主要的源頭，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)件的動平衡差、燃燒異常、剛體模態(tài)被激發(fā)等均會造成發(fā)動機的異常抖動，從而將抖動通過結(jié)構(gòu)路徑傳遞到整車，引起整車的異常抖動。其次不好的路況引起的路面激勵大、輪胎總成的動平衡或端面跳動差、輪胎胎皮的力傳遞率大等都有可能導(dǎo)致源頭振動激勵大，從而導(dǎo)致整車的抖動大；從抖動的傳遞路徑來講，動力總成懸置的隔振性能不足、空調(diào)管路、燃油管路或制動管路的固定管夾隔振差、前后懸架系統(tǒng)襯套的隔振差等均可能導(dǎo)致整車的抖動大。高溫或高寒的環(huán)境溫度對隔振元件的剛度會有較大的影響，尤其是橡膠類的隔振元件，它的隔振性能會隨著橡膠硬度的變化而變化，因此汽車在冬天的抖動現(xiàn)象一般會有較為明顯的惡化；最后從整車振動的響應(yīng)點來講，車身接附點的動剛度低、車身附件的模態(tài)響應(yīng)大或模態(tài)頻率耦合引起的共振等均可能導(dǎo)致整車的抖動異常。

2" 問題描述

冬季，在我國東北及內(nèi)蒙區(qū)域，某汽車品牌多家4S店反饋某燃油車冷機怠速時整車存在嚴重的抖動的現(xiàn)象，且環(huán)境溫度越低，整車的抖動現(xiàn)象越嚴重，車輛充分熱機后抖動現(xiàn)象才會消除，此問題非常影響主觀感受和駕乘體驗，與以品質(zhì)為導(dǎo)向、以客戶為導(dǎo)向的產(chǎn)品定位背道而馳，對車輛品質(zhì)及口碑有較大的負面影響。此問題只在環(huán)境溫度很低（-20℃以下）的時候發(fā)生，環(huán)境溫度較高時無此問題。經(jīng)過對整車的振動大小進行測試分析，發(fā)現(xiàn)車內(nèi)座椅導(dǎo)軌的振動量級很高（圖1），達到0.07g，嚴重高于評價指標（≤0.015g），動力總成右懸置被動端的振動量級也明顯偏大（圖2），明顯高于常溫（20℃左右）時的振動。

3" 形成原因分析

首先對問題車輛發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、扭矩及燃燒情況進行了監(jiān)控，發(fā)動機燃燒正常，轉(zhuǎn)速和扭矩也無異常波動。緊接著對動力總成的3個懸置進行排查，將問題車輛的右懸置拆下，用手按壓右懸置的橡膠，發(fā)現(xiàn)橡膠特別硬，完全失去了彈性，而后懸置和左懸置的橡膠則無明顯的變硬，對右懸置進行加熱后彈性得以恢復(fù)，隨即將恢復(fù)彈性的右懸置裝到車上，主觀評價抖動現(xiàn)象完全消除，座椅導(dǎo)軌的振動大幅降低，為0.012g（圖3），滿足評價指標要求，動力總成右懸置被動端的振動也明顯降低（圖4），將車輛放在外面凍幾天后抖動現(xiàn)象又復(fù)現(xiàn)。初步判定為右懸置橡膠在低溫的環(huán)境下結(jié)晶硬化，導(dǎo)致懸置剛度異常變大，從而使懸置的隔振性能惡化引起整車的異常抖動。

4" 解決方案

要改善懸置在高寒環(huán)境的隔振性能，必須改善懸置橡膠的耐低溫性能，該懸置橡膠的主要成分為天然膠和丁苯膠，其中丁苯膠的耐低溫性能比較差，用耐低溫性能好的順丁膠替代丁苯膠。將膠料成分優(yōu)化后的右懸置與原狀態(tài)的右懸置同時在-25℃的環(huán)境倉放置72h，對懸置低溫動剛度進行對比測試，相同的測試條件下，原狀態(tài)右懸置動剛度為1043.6N/mm，膠料優(yōu)化后的右懸置動剛度為661.1N/mm，動剛度下降很明顯。將膠料成分優(yōu)化后的右懸置裝到車上，在-30℃的整車轉(zhuǎn)轂環(huán)境倉放置72h，主觀評價抖動現(xiàn)象消除，座椅導(dǎo)軌的振動為0.011g（圖5），滿足評價指標要求，整車抖動問題得到徹底解決。

5" 結(jié)論

動力總成的懸置作為整車隔振最主要的零部件，它的隔振性能極其關(guān)鍵。懸置橡膠的耐低溫性能是一個非常重要的指標，尤其對于高寒的地區(qū)。橡膠的耐低溫性能主要取決于橡膠玻璃化的特性與結(jié)晶的特性，兩種特性都會導(dǎo)致橡膠在溫度較低的環(huán)境下失去正常工作的作用。隨著溫度的不斷降低，橡膠大分子鏈段的活動性也會隨著減弱，當達到玻璃化的溫度后，橡膠的鏈段便會停止運動，從而導(dǎo)致橡膠變硬、變脆，呈玻璃化的狀態(tài)，也就完全喪失了粘彈特性，造成懸置的剛度異常變大，隔振性能嚴重惡化，從而導(dǎo)致整車的異常抖動。

參考文獻：

[1] 張偉，張培婷，肖建斌. 常用橡膠的低溫性能研究[J].特種橡膠制品，2019，40（4）：27-29.

[2] 龐劍，諶剛，何華. 汽車噪聲與振動：理論與應(yīng)用[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.

（編輯" 章" 子）