發動機前端輪系皮帶異響的研究

李文輝，孫百重，趙金龍，徐友，楊春燕，高正麗，劉巖

發動機前端輪系皮帶異響的研究

李文輝1,2，孫百重1，趙金龍1，徐友1，楊春燕1，高正麗1，劉巖1

（1.寧波吉利羅佑發動機零部件有限公司，浙江 寧波 315336；2.浙江吉利動力總成有限公司，浙江 寧波 315800）

汽車發動機前端輪系作為外附件，常見問題主要為異響，文章主要圍繞發動機前端輪系皮帶對齊度異響問題進行了理論分析和試驗驗證，為開發提供參考。

發動機；前端輪系；對齊度；皮帶；溫度

引言

隨著汽車行業的迅速發展，感知質量也越來越受到用戶及車企的關注。發動機驅動皮帶作為汽車發動機前端輪系外附件，最常見的故障現象主要為異響，皮帶異響主要分為打滑異響和對齊度異響兩類，打滑異響一般通過提高張力、降低扭振、轉動慣量等手段可以解決[1]，本文主要通過理論結合試驗兩方面來論述皮帶和輪系對齊度之間的失效關系。

1 輪系布局及對齊度的設計準則

發動機前端輪系的布局設計尤為重要，直接關乎對齊度的合理性，輪系對齊度越差對皮帶的結構、用材、制造工藝要求越高，理論上系統對齊度越小越好。

本文根據某機型前端輪系進行論述，從圖1布局可以看出，該系統由曲軸帶輪、空調壓縮機帶輪、水泵帶輪、發電機帶輪、惰輪和張緊輪組成，其中張緊輪和水泵帶輪為光輪，其余為槽輪。輪系的對齊度一般指兩相鄰槽輪之間的對齊度，如圖2兩相鄰槽輪中心平面對齊度為：

式中：

θ—兩帶輪軸線夾角，單位為度；

S—兩帶輪軸向偏差，單位為毫米；

L—兩帶輪間多楔帶跨距，單位為毫米。

當兩槽輪之間有光輪的情況存在時，跨距選擇皮帶運動方向光輪進槽輪段，某機型對齊度參數見表1。所以在進行布局設計時需要考慮輪系各部件間的合理跨距，跨距太長會導致皮帶抖動大，跨距太短導致對齊度變差，一般對齊度需要根據皮帶進行合理設計，磨削皮帶≤0.7°，模壓皮帶≤1.2°[2]，當然在不增加制造成本的情況下越小越好。

圖1 某機型輪系布局圖

表1 系統理論對齊度

3 皮帶的選型及NVH性能

主機廠一般不直接進行皮帶的設計，但需要進行合理的匹配。如圖3所示，該輪系匹配了一條模壓工藝的皮帶，結構組成從背部到楔部依次為帆布、EPDM橡膠、PET線繩、EPDM橡膠、帆布，該皮帶楔部為帆布層，可有效改善噪音及提升耐磨性能，理論上可完全滿足該輪系的匹配要求。

圖3 皮帶結構圖

4 皮帶對齊度驗證

4.1 試驗說明

為了驗證皮帶與對齊度的關系，針對該輪系選用15條相同規格和性能的皮帶，在同一車輛、相同工況下進行驗證，考慮皮帶的橡膠特性，整個試驗在環境艙內進行。

通過在惰輪安裝點增加不同厚度墊塊使惰輪整體向外側移動相應的距離，造成不同程度帶輪軸向偏差的情形（見圖4）進行皮帶噪音試驗。

圖4 改變對齊度

根據發動機前端順時針運行方向，理論分析認為對齊度噪音會出現在皮帶從張緊輪出來后進惰輪時，首先測得發動機初始對齊度偏差用于參考，見表2。

表2 初始對齊度

4.2 10℃下試驗

增加3mm墊塊，每條試驗皮帶在10℃環境下進行50公里磨合，然后在環境艙靜置到試驗溫度后進行噪音評測，試驗結果見表3。

表3 3mm墊塊（對齊度1.34°）試驗結果

4.3 0℃下試驗

增加3mm墊塊，每條試驗皮帶在0℃環境下進行50公里磨合，然后在環境艙靜置到試驗溫度后分別進行3mm、2mm墊塊的噪音評測，試驗結果見表4、表5。

表4 3mm墊塊（對齊度1.34°）試驗結果

表5 2mm墊塊（對齊度0.94°）試驗結果

4.4 -15℃下試驗

增加3mm墊塊，每條試驗皮帶在-15℃環境下進行50公里磨合，然后在環境艙靜置到試驗溫度后分別進行3mm、2mm、1mm墊塊的噪音評測，試驗結果見表6、表7、表8。

表6 3mm墊塊（對齊度1.34°）試驗結果

表7 2mm墊塊（對齊度0.94°）試驗結果

表8 1mm墊塊（對齊度0.53°）試驗結果

4.5 試驗總結

根據以上試驗結果可知，該皮帶異響發生的必要條件為皮帶磨損到一定程度，也可以理解為摩擦系數超過一定數值，低溫相對高溫更容易誘發異響，且低溫行車更容易磨損皮帶。

表9 試驗后檢測數據

5 結語

（1）皮帶對齊度異響除了受系統本身對齊度的影響還受環境溫度的影響。

（2）在輪系開發中可多樣本的使用經過耐久試驗后的皮帶，通過在低溫下裝車驗證來識別風險及評價皮帶的質量能力。

[1] 王亮.發動機前端輪系失效模式的排查與處理[J].輕型汽車技術, 2012, (10): 66-68.

[2] Q /JLP 021900-02-2018A,發動機附件皮帶傳動系統技術條件[S].

Study on the Noise of Front End Accessory Drive Belt at the Front of Engine

Li Wenhui1,2, Sun Baizhong1, Zhao Jinlong1, Xu You1, Yang Chunyan1, Gao Zhengli1, Liu Yan1

（1.Ningbo Geely Royal Engine Components Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315336;2.Zhejiang Geely Powertrain Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315800 )

For engine Front End Accessory Drive system, the main problem is the noise. This paper mainly focuses on the theory analysis and test verification of the Alignment noise problem of the engine Front End Accessory Drive system, which provides a reference for development.

Engine; Front End Accessory Drive; Alignment; Belt; Temperature

A

1671-7988(2019)21-65-03

U464

A

1671-7988(2019)21-65-03

李文輝（1986-），男，內蒙古，助理工程師，本科，就職于寧波吉利羅佑發動機零部件有限公司，浙江吉利動力總成有限公司，主要從事的工作：發動機前端輪系開發。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.022

CLC NO.: U464