某汽油机噪声优化研究

韩丹，王国刚，王金立，李凯



某汽油机噪声优化研究

韩丹，王国刚，王金立，李凯

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

某汽油机在NVH性能开发阶段有机油泵阶次噪声突出、正时系统存在315Hz频段共振噪声等问题，导致其关键点噪声值不符合立项设计目标。通过分别对以上问题进行专项优化，对该发动机噪声进行全面优化，最终问题得到解决，且发动机噪声值降低明显并满足了设计目标。

NVH开发；机油泵；正时系统

前言

目前，各大发动机制造公司及其研发单位都在形成自己的NVH正向开发流程，在新款发动机未量产之前即开发阶段对发动机进行主动优化降噪。

文章对某款在开发阶段不满足设计目标的汽油机进行了问题分析、专项优化和效果验证，最终使该汽油机的NVH性能得到了提升，并满足了设计目标。

1 问题分析

某汽油机在试验开发阶段设定的关键点目标值与实测值如表1所示：

通过对该机型进行噪声主观评价与频谱分析，发现影响其噪声性能的主要问题如下：

1）正时系统密封不严，有漏声现象，且存在315Hz频段噪声，低速、怠速工况正时系统噪声突出；

2）前方机油泵（转子泵）啮合阶次噪声(基频5.4)突出；

因此，需对以上问题进行专项调查、优化，以期解决噪声源头问题。

表1 某汽油机噪声性能

2 正时系统噪声专项优化

2.1 原因分析

通过分别拆除正时系统上下盖板，测试正时系统近场噪声，试验调查发现：怠速时（750rpm）正时皮带（主要为排气VVT与惰轮之间）存在300Hz频段噪声，正时上盖板存在378Hz、下盖板存在500-600Hz共振噪声，如图1所示。

对正时盖板进行CAE分析，结果表明，正时上、下盖板一阶模态频率在303Hz，前3阶都在690Hz内，相对较低。

图1 正时系统近场噪声频谱

2.2 优化措施

根据以上分析及试验结果，对正时系统做出以下优化：

1）将上下盖板做成整体式，提升中间区域强度，适当增厚；同时，提升塑料的密度；优化后正时盖板1阶模态频率由303Hz提升到了762Hz，规避了异响噪声频率范围；

2）优化增强正时系统与缸体连接区域的密封，防止正时皮带共振噪声泄露；

3）将正时单向阻尼张紧器更换为双向阻尼张紧器，降低正时皮带振幅，降低其共振噪声。

2.3 效果验证

对优化后正时系统噪声进行复测，由图2可知：正时315Hz频段噪声，由59.61dB(A)降至45.59dB(A)，降低了14dB(A)。

图2 正时系统噪声优化曲线

3 机油泵阶次噪声专项优化

3.1 原因分析

该汽油机机油泵为转子泵，结构如图3所示。

图3 转子机油泵内部结构

影响转子机油泵机械噪声的主要因素有：

1）内部机械尺寸配合间隙

2）齿轮型线

转子啮合时，有的齿不参与啮合，声音产生了断点不连续；内外转子啮合线型轮廓过渡不平顺，啮合时产生撞击声。

3.2 优化措施

根据机油泵机械噪声产生机理，从以下两方面对其进行设计优化：

1）内部机械尺寸设计优化

外转子与泵腔的配合间隙控制在0.04-0.12mm之间；

内外转子的侧隙控制在0.06-0.14mm之间；

提高内外转子齿形精度；

转子与泵盖的间隙控制在0.03-0.08mm之间；

提高轴孔的精度及粗糙度。

2）齿轮型线设计优化

优化内转子齿型，使内转子转动时内外转子间各齿均参与啮合，声音连续；内外转子啮合线型轮廓过渡平顺，无强烈撞击声，如图4所示。

图4 优化后摆线齿型

3.3 效果验证

对优化后机油泵噪声进行复测，试验结果表明：与原件相比，优化件机油泵阶次（5.44的倍数）噪声16.32阶、21.76阶、27.20阶、32.64阶能量降低明显，整改措施有效，如图5所示。

图5 机油泵噪声频谱对比（优化前&后）

4 优化验证

综合以上优化措施，对优化后发动机进行了NVH测试，优化后发动机关键点噪声满足了设计目标，如表2所示：

表2 某汽油机噪声性能

5 结语

通过对该汽油机的专项NVH优化，包括：正时系统300Hz频段噪声优化、机油泵阶次噪声专项优化，最终使该发动机关键点噪声满足了设计目标，圆满的完成了该机型的开发任务，促进了该机型的品牌向上。

[1] 陈楠.汽车振动与噪声控制[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2] 杨庆佛.内燃机与噪声控制[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

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1671-7988(2018)22-93-02

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韩丹，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.032