某发动机增压器动平衡优化设计胡宏德

(整期优先)网络出版时间:2018-12-22
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某发动机增压器动平衡优化设计胡宏德

胡宏德

江淮汽车集团股份有限公司发动机设计研究院安徽合肥230601

摘要:主要针对某款发动机的同步噪声问题,通过平台经验结合试验验证最终确定一个合适的增压器动平衡值,消除客户关于增压器同步噪声的抱怨,提升整车的驾驶舒适性。

关键词:发动机;增压器;动平衡;试验

1概述

随着增压小型化的发展趋势,增压发动机正变得越来越普及,而增压器随之带来的噪声问题也正日益突出。增压器最高转速可达每分钟30多万转,由于叶轮与气流的相互作用,转子的动不平衡以及浮环轴承的油膜震荡等因素,使增压器在运行过程中产生各种噪声,这些噪声会大大降低车内声学品质,造成对驾驶员和乘客的噪声干扰,所以对增压器噪声的控制是一件迫在眉睫的事情。

在增压器的各种噪音中最典型的噪声是由转子的动不平衡引起的同步噪声,这种噪声是较尖锐的哨声,与增压器转速同步,多发生在低负荷加速工况,同时噪声频率与使用振动传感器测得的振动频率一致,频率范围:0-4000Hz。其产生机理为叶轮转子在高转速下因自身的不平衡产生扰动,引起转子的自激励振动。

2设计目标

确定合适的动平衡值,在增压器的生产效率和同步振动噪声之间找到一个平衡值,在满足同步振动噪声限值的基础上,得到尽可能高的生产效率和较低的废品率。

设计要求:

a)保证增压器工作可靠,性能达标。b)保证最终确定合理的动平衡值,不会产生明显的同步噪声。c)保证确定的动平衡值不会大幅增加成本。

3试验方案设计

3.1样件制作

该款增压器是司平台化成熟产品,参考同平台的其他产品的动平衡值,其制作了两台特殊试验样件,具体动平衡值见表1所示。

表1样件动平衡值

3.2试验方案

测试工况:

1.一档起步工况。2.三档全油门工况。

传感器布置:见图1和图2所示,驾驶员左右耳两个麦克风,增压器进油螺栓安装振动传感器。

图1驾驶室图2发动机舱

3.3试验结果

增压器试验结果见表2所示,1#主观评价等级为8级,现场没有听见明显的增压器噪声。2#增压器主观评价等级为6级,现场听见有微弱的增压器噪声。具体主观评价等级分布见表3所示。

表2试验结果

表3增压器噪声主观评分等级表

上述试验评分为主观评价所得,图3和图4为增压器的频谱图,从客观上也佐证了主观评价。图3为1#增压器的频谱图,从图中可以看出并没有明显的一阶噪声,图4为2#增压器的频谱图,从图中可以看出有一阶噪声。

图31#增压器频谱图

图42#增压器频谱图

4结论

通过增压器噪声试验结果,1#增压器的噪声水平可以接受。1#增压器动平衡值为35mg,由于动平衡值在增压器受热后会发生变化,其最终稳定状态时的值相对初始冷机值最大会偏移20mg,故初始设定值为35mg-20mg=15mg。,具体见表4所示。

表4最终设定动平衡值