發(fā)動機減震皮帶輪隔音罩研究

羅俊，王英杰，李歡，陳尚尚

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

隨著汽油技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，人們對汽車的要求越來越高，其中，NVH是人們對汽車評價的一個重要指標。而發(fā)動機的噪聲又是汽車 NVH評價中的重要一項。降低發(fā)動機噪聲可以從兩個方面進行：一是從根本上降低發(fā)動機噪聲的激勵源；二是從傳遞路徑上，減小噪聲的傳遞噪聲。本文主要研究的是通過在發(fā)動機減震皮帶輪上增加一個隔音罩，從傳遞路徑上降低發(fā)動機的噪聲。

1 減震皮帶輪隔音罩原理及結(jié)構(gòu)

1.1 隔音罩原理

發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中，燃燒室內(nèi)混合氣的燃燒時會產(chǎn)生大量噪聲，噪聲會通過活塞連桿傳遞給曲軸后，再由曲軸傳遞給前端減震皮帶輪最終傳遞到空氣外界。同時，活塞連桿及曲軸運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的噪聲同樣也會通過減震皮帶輪傳遞給空氣外界。而減震皮帶輪本身的設計類似于個喇叭口形式，具有一定放大噪聲的作用。在減震皮帶輪上增加一個隔音罩，隔音罩主要包括發(fā)泡聚氨酯材料，可以吸收阻擋噪聲的傳遞，降低發(fā)動機前端的噪聲。

1.2 隔音罩結(jié)構(gòu)

減震皮帶輪隔音罩結(jié)構(gòu)如下圖所1示，主要包括發(fā)泡隔音棉、襯板、鋼襯套、橡膠襯套。其中隔音棉材料主要為發(fā)泡聚氨酯，具備良好的吸收噪音的效果，襯板一方面起著支撐的用作，另一方面也起著阻斷噪音的作用。

減震皮帶輪隔音罩通過四個螺栓安裝于減震皮帶輪中，安裝示意圖如下所示：

圖1 隔音罩分解圖

圖2 隔音罩安裝示意圖

2 隔音罩效測試研究

2.1 測試準備

為驗證減震皮帶輪隔音罩的隔音效果，分別制作不用硬度下的發(fā)泡材料搭載發(fā)動機進行測試。測試硬度主要所括11、14、17、22、26、54，測試的工況主要包括發(fā)動機外特性工況點、小負荷加速工況、怠速工況。噪聲采集傳感器布置位置主要所括：發(fā)動機前方1m、進氣側(cè)1m、排氣側(cè)1m、上方1m及減振皮帶輪近場0.25m。

2.2 測試數(shù)據(jù)及分析

外特性工況點前方1m（下圖3）：圖中粗紅線為原始狀態(tài)發(fā)動機前方1m噪聲，加裝減震皮帶輪隔音罩前方1m噪聲均有不同程度的降低。發(fā)泡材料硬度過硬或過軟都會降低降噪效果，其中發(fā)泡材料硬度為14時（圖中粗藍線）的降噪性能表現(xiàn)最好，降噪工況點最好轉(zhuǎn)速為1920r/min，加裝前噪音為81.4dB，加裝后為79.4dB。降低幅度為1.5dB。

圖3 外特性工況點前方1m

圖4 外特性工況點減震皮帶輪近場0.25m

外特性工況點減震皮帶輪近場0.25m（上圖4）：圖中粗的紅線為原始狀態(tài)噪聲，加裝減震皮帶輪隔音罩后前端近場噪聲明顯降低，其中發(fā)泡材料硬度為14時的隔音罩降噪效果最好，降噪工況點最好轉(zhuǎn)速為 1920r/min，加裝前噪音為90dB，加裝后為87.7dB。降低幅度為2.3dB。

小負荷加速工況減震皮帶輪近場0.25m（下圖5）：小負荷加速工況近場圖譜中可以看出發(fā)泡材料硬度為 14隔音罩聲學性能最好。

圖5 小負荷加速工況減震皮帶輪近場0.25m

怠速工況減震皮帶輪近場0.25m噪聲（下圖6）：怠速工況硬度為17度的隔音罩最好，14次之。通過各給工況對比，發(fā)泡材料為14的隔音罩在本次試驗中的聲學性能表現(xiàn)最好。

圖6 怠速工況減震皮帶輪近場0.25m

下面對發(fā)泡材料硬度為14的隔音罩重點分析：

外特性工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩四方平均對比（下圖7）：加裝發(fā)泡材料硬度為14的減振皮帶輪隔音罩，在WOT工況下單轉(zhuǎn)速點最高能降低1dB。

圖7 加裝與不加裝四方平均噪聲對比

外特性工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩近場0.25m噪聲對比（下圖8）：加裝發(fā)泡材料硬度為14的減振皮帶輪隔音罩，在WOT工況下減振皮帶輪前端近場單轉(zhuǎn)速點最高降低2.4dB。

圖8 外特性工況近場0.25m噪聲對比

外特性工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩前方1m噪聲對比（下圖9）：在外特性工況下前方1m噪聲中，加裝發(fā)泡硬度為 14的隔音罩前方 1m單轉(zhuǎn)速點最高降低1.6dB。

圖9 外特性工況前方1m噪聲對比

怠速工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩四方平均噪聲對比（下圖10）：發(fā)泡材料硬度為14的堵頭怠速降噪0.7dB。

圖10 怠速工況四方平均噪聲對比

小負荷加速工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩四方平均噪聲對比（下圖11）：發(fā)泡材料硬度為14的隔音罩小負荷加速工況四方平均單轉(zhuǎn)速點最高降噪1.4dB。

圖11 小負荷加速工況四方平均噪聲對比

小負荷加速工況不加裝隔音罩與加裝硬度為 14隔音罩近場0.25m噪聲對比（下圖12）：發(fā)泡材料硬度為14的隔音罩小負荷加速工況近場單轉(zhuǎn)速點最高降噪4.2dB。

圖12 小負荷加速工況近場0.25m噪聲對比

對以上各工況進行總結(jié)分析，硬度為14的減震皮帶輪隔音罩在發(fā)動機各工況點最大降噪數(shù)據(jù)如下表所示：

表1 各工況下最大降噪數(shù)據(jù)

從以上數(shù)據(jù)可知，隔音罩能有效降低發(fā)動機小負荷及外特性工況前端近場的噪聲。對怠速工況的噪聲降低能力有限。

3 結(jié)束語

通過對不同硬度下的減震皮帶輪隔音罩在發(fā)動機進行不同工況下的噪聲測試，可以看出：

（1）隔音罩過硬或過軟隔音效果都有限，隔音罩硬度在一定值時才能達到最好效果；

（2）隔音罩在發(fā)動怠速時隔音效果有限；

（3）隔音罩能有效降低近場噪音。

因此，在發(fā)動機減震皮帶輪隔音設計時，應進行適當?shù)钠ヅ錅y試，選出最有效的減震皮帶輪隔音罩。