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

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處，遼寧 沈陽 110141）

在當今內燃機技術發展中，在發動機前端輪系使用摩擦輪來控制機械水泵工作，使發動機快速暖機，是實現節能減排的方案之一。針對摩擦輪工作過程中產生的異響問題，文章介紹了該摩擦輪異響的原因及解決方案。

發動機；摩擦輪；異響

前言

隨著內燃機技術的發展，在追求節能減排的同時，乘用車用戶越來越注重產品的舒適度。整車的NVH性能在整車品質中尤為重要。因此，整車產品不應出現用戶可感知的異響。

1 問題背景

某新型SUV售后市場反饋車輛冷啟動時發動機艙右側出現異響，導致客戶抱怨。后經工作人員現場辨認，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的發動機采用的是一種帶有摩擦輪的輪系布置機構，包括水泵輪、摩擦輪、TVD輪、發電機從動輪、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TVD輪、摩擦輪、水泵輪聯動，以此可以動態的控制水泵工作，達到發動機水溫的精準控制。此機構兼顧了機械水泵的低成本優勢與電子水泵的水溫控制優勢。

圖1 帶摩擦輪的前端輪系布置及控制邏輯

出現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，詳細結構如圖1所示。

車輛冷啟動時，發動機水溫較低，摩擦輪承松弛狀態，水泵與整個輪系斷開。此時冷卻液循環系統靜止，發動機內部冷卻液溫度可以迅速升溫，使發動機機油溫度快速的升至最佳狀態，有助于各摩擦副油膜的建立，有效降低發動機摩擦功，充分利用汽油燃燒產生的能量；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；當發動機水溫上升到一定溫度時，摩擦輪張緊，發動機水泵開始工作，避免發動機過熱引起的發動機可靠性故障[1][2]。

試驗發現，整車在使用此摩擦輪結構前后進行對比，使用摩擦輪結構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，可能導致摩擦輪異響、損壞（圖3）[3]。

圖3 摩擦輪損壞

現分別對自動張緊力為52.2N、49.2N的摩擦輪搭載臺架驗證，測量相應摩擦輪的動態跳動情況，測量結果如圖4、圖5。

圖4 自動張緊力49.2N摩擦輪跳動量

結果表明：當摩擦輪自動張緊力為49.2N時，摩擦輪的動態跳動量峰值較小（-3，+3）；當摩擦輪自動張緊力為52.2N時，摩擦輪的動態跳動量峰值較大（-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，同時為后續優化方向體總佐證，現選出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。

測量結果顯示（圖6）：車輛冷啟動至穩態這段時間，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果，將摩擦輪自張緊力由45-50N調整至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，異響問題解決。

圖7 自張緊力49-53N摩擦輪跳動量

5 結論

針對某新型SUV車型摩擦輪異響問題，經理論分析、精密設備測量、理論計算、試驗驗證，確定可以通過調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構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，應用效果良好。

[1] 周龍保.內燃機學(第2版)[M].機械工業出版社,2005.

[2] 袁兆成.內燃機設計.第2版[M].機械工業出版社,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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1671-7988(2021)02-118-02

程熹，就職于華晨汽車工程研究院動力總成綜合技術處，主要從事發動機開發應用工作。