程熹，沙賓賓，薛向陽，周維

一種GDI汽油機摩擦輪異響問題的解決方案

程熹，沙賓賓，薛向陽，周維

（華晨汽車工程研究院動力總成綜合技術(shù)處，遼寧 沈陽 110141）

在當(dāng)今內(nèi)燃機技術(shù)發(fā)展中，在發(fā)動機前端輪系使用摩擦輪來控制機械水泵工作，使發(fā)動機快速暖機，是實現(xiàn)節(jié)能減排的方案之一。針對摩擦輪工作過程中產(chǎn)生的異響問題，文章介紹了該摩擦輪異響的原因及解決方案。

發(fā)動機；摩擦輪；異響

前言

隨著內(nèi)燃機技術(shù)的發(fā)展，在追求節(jié)能減排的同時，乘用車用戶越來越注重產(chǎn)品的舒適度。整車的NVH性能在整車品質(zhì)中尤為重要。因此，整車產(chǎn)品不應(yīng)出現(xiàn)用戶可感知的異響。

1 問題背景

某新型SUV售后市場反饋車輛冷啟動時發(fā)動機艙右側(cè)出現(xiàn)異響，導(dǎo)致客戶抱怨。后經(jīng)工作人員現(xiàn)場辨認(rèn)，該異響為“噠噠”敲擊音，系摩擦輪在車輛冷啟動時上下跳動劇烈，敲擊水泵輪及TVD輪所致。

2 摩擦輪工作原理

本新型SUV的發(fā)動機采用的是一種帶有摩擦輪的輪系布置機構(gòu)，包括水泵輪、摩擦輪、TVD輪、發(fā)電機從動輪、壓縮機從動輪、皮帶。摩擦輪工作時，通過其自張緊力（張緊力方向如圖1所示）將摩擦輪與水泵輪、TVD輪壓緊，實現(xiàn)TVD輪、摩擦輪、水泵輪聯(lián)動，以此可以動態(tài)的控制水泵工作，達(dá)到發(fā)動機水溫的精準(zhǔn)控制。此機構(gòu)兼顧了機械水泵的低成本優(yōu)勢與電子水泵的水溫控制優(yōu)勢。

圖1 帶摩擦輪的前端輪系布置及控制邏輯

出現(xiàn)異響的部位在輪系的左半部分，即由水泵輪，TVD輪及摩擦輪組成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

車輛冷啟動時，發(fā)動機水溫較低，摩擦輪承松弛狀態(tài)，水泵與整個輪系斷開。此時冷卻液循環(huán)系統(tǒng)靜止，發(fā)動機內(nèi)部冷卻液溫度可以迅速升溫，使發(fā)動機機油溫度快速的升至最佳狀態(tài)，有助于各摩擦副油膜的建立，有效降低發(fā)動機摩擦功，充分利用汽油燃燒產(chǎn)生的能量；同時改善燃燒及排氣溫度，對冷啟動排放起到明顯地改善作用；當(dāng)發(fā)動機水溫上升到一定溫度時，摩擦輪張緊，發(fā)動機水泵開始工作，避免發(fā)動機過熱引起的發(fā)動機可靠性故障[1][2]。

試驗發(fā)現(xiàn)，整車在使用此摩擦輪結(jié)構(gòu)前后進行對比，使用摩擦輪結(jié)構(gòu)可大大縮短暖機時間，效果顯著（圖2）。

圖2 使用摩擦輪后冷啟動水溫變化

3 原因分析

3.1 原因調(diào)查

摩擦輪工作時與皮帶配合完全依靠摩擦輪的自動張緊力壓力壓緊水泵輪與TVD輪。如果張緊力超出許用范圍，摩擦輪工作過程中則會引起劇烈跳動，可能導(dǎo)致摩擦輪異響、損壞（圖3）[3]。

圖3 摩擦輪損壞

現(xiàn)分別對自動張緊力為52.2N、49.2N的摩擦輪搭載臺架驗證，測量相應(yīng)摩擦輪的動態(tài)跳動情況，測量結(jié)果如圖4、圖5。

圖4 自動張緊力49.2N摩擦輪跳動量

結(jié)果表明：當(dāng)摩擦輪自動張緊力為49.2N時，摩擦輪的動態(tài)跳動量峰值較?。?3，+3）；當(dāng)摩擦輪自動張緊力為52.2N時，摩擦輪的動態(tài)跳動量峰值較大（-4，+4）。

圖5 自動張緊力52.2N摩擦輪跳動量

4 試驗驗證

為驗證不同的自動張緊力對摩擦輪跳動的影響，同時為后續(xù)優(yōu)化方向體總佐證，現(xiàn)選出3種自張緊力的摩擦輪（45N、50N、55N）進行冷啟動試驗，測量其振動情況。

測量結(jié)果顯示（圖6）：車輛冷啟動至穩(wěn)態(tài)這段時間，自動張緊力為45N時摩擦輪振動加速度最大；自動張緊力為55N時次之；自動張緊力為50N時振動加速度最小，此時摩擦輪跳動相對較小。

圖6 摩擦輪跳動情況

最終，參考以上振動測量結(jié)果，將摩擦輪自張緊力由45-50N調(diào)整至49-53N后，測量摩擦輪跳動如圖7所示，摩擦輪跳動可控制在（-2，2）以內(nèi)，異響問題解決。

圖7 自張緊力49-53N摩擦輪跳動量

5 結(jié)論

針對某新型SUV車型摩擦輪異響問題，經(jīng)理論分析、精密設(shè)備測量、理論計算、試驗驗證，確定可以通過調(diào)整摩擦輪自張緊力而解決。本文對其他車型摩擦輪異響問題或具備相同結(jié)構(gòu)零件異響問題地解決提供了思路及方向，成功地解決工程實際，應(yīng)用效果良好。

[1] 周龍保.內(nèi)燃機學(xué)(第2版)[M].機械工業(yè)出版社,2005.

[2] 袁兆成.內(nèi)燃機設(shè)計.第2版[M].機械工業(yè)出版社,2012.

[3] 羊拯民.機械振動與噪聲[M].高等教育出版社,2011.

A solution to the Problem of Abnormal Noise of Friction Wheel in GDI Gasoline Engine

Cheng Xi, Sha Binbin, Xue Xiangyang, Zhou Wei

( Brilliance Auto R＆D Center Power Train General Technique Section, Liaoning Shenyang 110141 )

In today's internal combustion engine technology development, the use of friction wheel in the front wheel system of the engine to control the engine mechanical water pump work, so that the engine fast warm-up, is one of the solutions to achieve energy conservation and emission reduction. This paper introduces the causes and solutions of abnormal noise of the friction wheel.

Engine;Friction wheel;Abnormal noise

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.02.038

U463.8

B

1671-7988(2021)02-118-02

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程熹，就職于華晨汽車工程研究院動力總成綜合技術(shù)處，主要從事發(fā)動機開發(fā)應(yīng)用工作。