发动机真空泵异响问题分析及解决

王 振,张育春,汪名月,胡 爽

(宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司;浙江 宁波 315336)

0 引言

随着汽车市场的不断发展,人们对车辆的NVH感知要求越来越高。对传统燃油车来说,发动机相关零件工作传递出的异响会是大家关注的焦点。机械真空泵等发动机外置零件的异响在发动机工作时较明显,影响驾乘体验。因此,研究并解决机械真空泵的工作异响将尤为重要。

1 故障描述

某增压直喷发动机搭载整车下线评价时,发现发动机机舱存在明显异响,主要现象为车辆原地怠速加减速工况,在发动机转速2500～3500 r/min区间,机舱存在明显类似“噼啪”的异响。通过频率采集发现,主要集中频率段为5000～14000 Hz,敲击不规律且无明显的调制特征,如图1。

图1 真空泵异响数据采集

同时发现整车踩刹车后异响会消失约10 s后复现,因为车辆踩刹车时会抽真空,真空泵负载会改变,基于以上原因怀疑异响源是机械真空泵。

2 故障原因分析

为快速识别异响源,根据“激励源-传递路径-接收者”分析模型[1],对发动机顶部相关零件逐一排除确认,通过拔进气OCV阀后发现异响消失,如图2,而机械真空泵布置在进气凸轮轴后端,与进气凸轮轴采用十字键连接,拔掉进气OCV阀后进气VVT不动作,凸轮轴与机械真空泵不需要频繁相对转动,进而异响消失。

图2 拔进气OCV阀后的异响数据

同时发现整车踩刹车后异响会消失约10 s复现,如图3,这是因为车辆踩刹车时会抽真空,真空泵负载会发生改变。

图3 踩刹车后异响消失数据

经确认,此机械真空泵是平台通用件且应用其他车型A未出现此问题,如图4。

图4 相同真空泵在不同车型表现

基于以上因素分析真空泵负载发生变化会导致异响消失或产生,可初步判断异响源主要是真空泵。

3 解决方案

3.1 确定解决思路

在明确了异响源及异响机理后,主要减小机械真空泵与凸轮轴燕尾槽频繁的相对运动,解决此问题主要有以下几种途径:

(1)优化真空泵联轴器与凸轮轴燕尾槽间隙;

(2)机械真空泵内部结构优化;

(3)优化怠速VVT策略。

3.2 确定具体解决方案

通过把真空泵联轴器与凸轮轴燕尾槽间隙由6.28 mm减小到6.18 mm后,整车测试数据及主观驾评有改善但无法消除,如图5。

图5 间隙优化后真空泵振动数据

由于真空泵联轴器与凸轮轴燕尾槽之间的间隙(6.18 mm)已经是装配极限,如继续缩小将影响生产线装配节拍,所以只有对真空泵内部结构进行优化。

通过对真空泵内部出油口处改制卸油槽后验证,此异响有改善但无法消除,如图6。

图6 开卸油槽测试数据

通过对真空泵联轴器角度旋转50°后验证,此异响有改善但无法消除,如图7。

图7 联轴器旋转测试数据

以上措施对此问题均有改善但无法消除,所以需要深入研究油压对真空泵的影响。通过对进气VVT不同角度的调整,验证真空泵处敲击能量大小,可看出VVT角度越小,敲击能量越小,真空泵异响越小,如图8。

图8 不同VVT角度时真空泵敲击能量对比

根据以上测试结果,结合异响工况主要是整车原地怠速,所以尝试在整车P/N档锁死VVT动作,经实车验证异响消除,如图9。随后在与整车工程师讨论时需要进行整车双怠速排放测试及VVT跟随测试,以确认P/N档VVT锁死后对发动机性能、排放是否有影响。

图9 P/N档VVT锁死时真空泵振动数据

3.3 方案验证

经整车双怠速排放测试及VVT跟随测试后,均满足设计要求,如表1、图10所示。

表1 整车双怠速排放测试结果

图10 P/N档VVT锁死后VVT跟随测试数据

4 结语

针对此高压直喷发动机机械真空泵异响问题,通过对异响源测试数据分析、故障件拆解检查等途径,确定初步原因,给出解决方向,并对解决方案进行有针对性的验证,对同类型异响问题的分析解决有参考价值。