發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋罩密封減振系統(tǒng)分析

隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，汽車舒適性也越來(lái)越成為人們?cè)谫?gòu)買汽車時(shí)考慮的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中這一性能也已經(jīng)成為了汽車五大重要性能中的一項(xiàng).駕駛過(guò)程中噪音小，振動(dòng)小，是舒適性的一大重要體現(xiàn)，減振降噪性能也就是我們常說(shuō)的汽車NVH 性能。引起汽車振動(dòng)及噪音的來(lái)源有很多，也都有相應(yīng)的措施及解決方案。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋罩密封減振系統(tǒng)主要是在滿足密封功能的基礎(chǔ)上減少發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋罩的振動(dòng)及噪音以提高舒適性。

發(fā)動(dòng)機(jī)噪音是汽車噪聲的一個(gè)重要組成部分，從啟動(dòng)、運(yùn)行到怠速都會(huì)不同程度地產(chǎn)生噪音。它的噪聲會(huì)輻射到各個(gè)方向，然而對(duì)于汽車駕駛員或則乘客來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生直接影響的應(yīng)該算是發(fā)動(dòng)機(jī)的上表面，也就是噪音從發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋罩傳遞到人的耳朵里。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，爆發(fā)壓力的不斷提高，特別是現(xiàn)在渦輪增壓器的廣泛應(yīng)用，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)及噪音也就會(huì)越來(lái)越大。振動(dòng)及噪音通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋傳遞到氣缸蓋罩，然而氣缸蓋罩是一個(gè)薄壁零件，振動(dòng)輻射相對(duì)較強(qiáng)，從而對(duì)車輛駕駛員及乘客產(chǎn)生直接影響。為了降低振動(dòng)和噪音，在滿足密封功能的基礎(chǔ)上曾加減振螺栓以達(dá)到這一效果。

發(fā)動(dòng)機(jī)橡膠減振特別是密封減振系統(tǒng)的研究在國(guó)內(nèi)還不不成熟，目前主要通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)來(lái)直接驗(yàn)證密封減振效果，使得設(shè)計(jì)反復(fù)更改，且很難達(dá)到預(yù)期的效果，比如減振效果達(dá)不到，密封墊密封失效導(dǎo)致泄漏等情況。 主要原因是設(shè)計(jì)階段缺乏驗(yàn)證，如沒(méi)有優(yōu)良的有限元分析能力，有效的減振分析軟件來(lái)模擬。本系統(tǒng)將在設(shè)計(jì)初期建立發(fā)動(dòng)機(jī)模型，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)頻率，可以比較直觀的看到整個(gè)系統(tǒng)的密封情況及氣缸蓋罩的減振效果。

密封減振系統(tǒng)主要由密封墊片與減振螺栓組成（如下示意圖）。

傳統(tǒng)的密封條設(shè)計(jì)只要考慮密封墊片本身的壓縮量，滿足密封要求即可，缸蓋與缸蓋罩一般是剛性接觸的，這樣就會(huì)導(dǎo)致缸蓋的振動(dòng)直接傳送到缸蓋罩，從而沒(méi)有減振的功能。與傳統(tǒng)的密封相比，密封減振系統(tǒng)增加了特殊的減振螺栓。密封墊片的截面也有所改變。目的是為了防止氣門室罩蓋與缸蓋大面積剛性接觸，以達(dá)到隔振的效果。但由于橡膠壓縮量的控制要求，需要有一個(gè)金屬部件用來(lái)限位，所以在螺栓總成上增加了金屬襯套以控制螺栓橡膠圈與密封墊片的壓縮量.

密封墊片結(jié)構(gòu)一般選用T型密封條或者金屬鑲嵌式結(jié)構(gòu)的密封墊。密封墊片結(jié)構(gòu)的選擇主要根據(jù)結(jié)合面的結(jié)構(gòu)而定.一般帶有槽的結(jié)合面，就選用T-型密封條技術(shù)，而如果結(jié)合面是一個(gè)平面，則墊片的結(jié)構(gòu)需要采用金屬鑲嵌式密封墊技術(shù)。 墊片材料可以是硅橡膠，聚丙烯酸脂等.主要依據(jù)應(yīng)用環(huán)境而定.該設(shè)計(jì)主要考慮兩大功能--密封和減振， 所以在設(shè)計(jì)時(shí)主要分兩大部分考慮，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中要結(jié)合起來(lái)，才能確保整個(gè)系統(tǒng)的功能滿足要求.設(shè)計(jì)主要分三大步驟.首先初步確立墊片與螺栓橡膠圈的截面，通過(guò)有限元分析得出兩截面的載荷變形曲線.有了載荷變形，也就得出了系統(tǒng)中兩彈性元件的剛性數(shù)據(jù)。通過(guò)剛性數(shù)據(jù)以及這個(gè)系統(tǒng)的重量，根據(jù)相關(guān)的公式可以求出系統(tǒng)的固有頻率。在設(shè)計(jì)時(shí)，有專門的NVH 分析工具，只要將載荷變形曲線以及相關(guān)的參數(shù)輸入NVH 分析工具. 除了可以得出密封減振系統(tǒng)的固有頻率以及墊片的壓縮量等數(shù)據(jù)。

在有限元分析階段，要模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在螺栓擰緊狀態(tài)下各個(gè)部位的變形，要確保每個(gè)點(diǎn)的橡膠壓縮量滿足設(shè)計(jì)要求以滿足密封.

結(jié)束語(yǔ)

密封減振系統(tǒng)除了可以應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋罩外，還可以用在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，油底殼等，特別是重型柴油機(jī)，對(duì)油底殼部位的減振要求比較苛刻.目前在柴油機(jī)市場(chǎng)得到了廣泛的應(yīng)用，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，相信這套密封減振會(huì)得到越來(lái)越多的推廣和應(yīng)用