消除加速时N12发动机异响问题

摘要：N12发动机在加速初期，会发出“哒哒”异响，严重影响客户驾驶和乘车舒适性。该异响声源分散，可能因素较多。对每种可能因素做检测和验证，收集相关现象和数据，最后发现导致异响的根本原因是皮带张紧力不足。通过抽样验证，获取最佳方案，实施后故障彻底消除。有效避免因皮带张紧力不足引起的各种售后问题。

关键词：发动机；异响；皮带；张紧力

1引言

发动机作为汽车的心脏，任何质量问题，抑或是不影响功能，也是一颗牵一发而动全身的定时炸弹。研发人员在发动机批量生产前会做一系列参数匹配和模拟，可是发动机最终成型投产后，仍然会遇到诸多问题，如怠速不稳、异常抖动、漏机油、缸体漏液、噪音过大、零部件容易失效等等，有设计缺陷引起，也有制造缺陷导致。异响问题是发动机质量问题中较普遍的一项。

2问题现象

N12发动机在加速初期，驾驶室下方会发出“嗒嗒”声响，声源分散，同时该异响有如下特点：

a、气温升高，声音会减小，天气热声音变小甚至听不到，天气凉声音变大，下雨的时候声音更大；

b、同样的气温，随发动机连续工作时间增长，声音会慢慢变小；

c、只有部分车辆在2档的时候才会有，所有车在3、4、5档都会有；

d、异响出现时发动机转速1400-1600rpm，同时进气压力为94kPa以上；

e、离地挂档空转，无异响；

f、出现异响时，挂空挡行驶，或者踩离合行驶，声音立刻消失。

3问题分析

该异响声源不明，只能划定一个区域即有可能进气涡流带动的撞击声，又可能是排气管内有异物碰撞，或者是零部件干涉撞击，也有可能是部分紧固件扭力不足，或者是变速器传出，或者是皮带轮系导致等等，故从排气系统、零部件干涉、扭力不足、皮带轮系这四个部分着手分析。

4检测和验证

4.1排气系统（见表1）

结论：排气系统无故障，不是要因。

4.2零部件干涉

发动机舱含有所有的发动机线束，以及与发动机线束相连接的主线束，线束含有较多的接头，部分线束或者接头在行驶中有与其它地方干涉的风险，检测和验证方法见表2。

结论：零部件干涉不是要因。

4.3零部件扭力不足

发动机紧固件扭力大多属于关键扭力，如发电机支架螺栓若松动，则会导致支架抖动、发电机抖动或则轮系不正常工作等等，抽取1台故障车的紧固件扭力测试结果见表3。

结论：扭力合格，不是要因。

4.4皮带轮系

N12发动机由曲轴轮、水泵轮、发电机轮和皮带张紧轮组成，皮带张紧轮属于一次性张紧，皮带为摩擦传动型多携带。

4.4.1皮带张紧力

皮带张紧力过大，则会导致皮带过早破损；皮带拉力过小，则会出现皮带打滑、易脱落、过早破损以及皮带震动过大，N12发动机要求初始张紧力为500±50N，路试后张紧力要求≥280N。故障车皮带张紧力抽检结果见图1和图2。

通过测试结果发现故障车皮带张紧力远低于要求值，属于偏松状态，这有可能是系统本有条件所致，也有可能是员工装配时未按照工艺要求执行。为此，特地做实车跟踪调查，结果表明，并非初始张紧力未达到工艺要求，路试后张紧力过小是一个普遍存在的现象。

结论：皮带张紧力不足是主要因素。

4.4.2皮带运行测试及监控

使用内窥镜对皮带做实时监控，发现只要异响，电机与张紧轮之间的带段必定剧烈抖动，其它带段状态状态一直良好。

N12发动机的皮带轮系结构，电机与张紧轮之间的带段属于第二松边，同时也是第二短边，松边受力更小，因第一短边长度过短，所以抖动不明显。理论分析与实际情况相吻合。

4.4.3异响原因分析、消除验证及现象解释

为进一步验证异响是否由皮带剧烈抖动引起，针对性地做了一些验证，并借助仪器分析异响所处频率段，具体验证方法见表4。

无独有偶，发动机热试时，使用略长的单槽皮带带动水泵，在运行过程中同样有该“哒哒”异响出现，且异响出现时皮带剧烈抖动，该现象进一步证实，皮带剧烈抖动能够造成异响。

结论：频率2000-12000Hz之间均有异响产生，说明该异响与摩擦有一定关系。行驶加速到1400～1600rpm才会异响，是因为发动机各项性能在此时处于爬升阶段，给皮带震动提供了一定的条件，给张紧不足的皮带提供共振源，共振导致皮带会剧烈抖动。随着问题的升高，异响会更加明显，是因为环境温度改变了单位体积空气的密度和湿度等性能，温度越低，单位体积空气越多，导致皮带跳动抽打时，排挤出的空气越多，声音越大。所以该异响属于皮带剧烈抖动时，皮带抽打皮带轮瞬间，摩擦的同时快速挤出皮带与皮带轮之间的空气发出的“哒哒声”，与纯粹的皮带打滑声音发生机理不同。

5对策制定及效果

5.1张紧力验证

N12发动机皮带属于手动张紧轮系，皮带张紧力不能自动调节，运行一段时间后，因皮带长度有一定的延伸，皮带宽度及侧隙会有细微的变化，使得皮带与带轮楔合更到位，张紧力会有一定的衰减。为抽查皮带与带轮初期楔合的衰减值，首先试验张紧力随转动圈数的改变，结果见图3。

从图3可以看出，张紧力从500～800N，转动2圈后初期楔合就已经完成，故在下一步行动中，只需做转动2圈的验证，验证结果见图4。

从图3可以看出，初始张紧力在500～800N之间，皮带与皮带轮初步楔合以后，张紧力衰减值在60～200N不等，衰减平均值为139N。

5.2对策制定

通过张紧力验证试验发现，皮带与带轮初期楔合的衰减值较大，在现有500±50N的初始张紧力情况下，得到的有效初始张紧力较小，接着皮带在高轉速运行过程中，瞬间内皮带与带轮更进一步楔合，延伸长度变大，张紧力会瞬间衰减得更大。但是随着发动机的运转，皮带与带轮滑动摩擦，导致皮带温度逐渐升高，橡胶受热胀冷缩作用，有效厚度增加，皮带变得更紧绷，所以发动机运行一段时间后故障声音会慢慢变小。

考虑现有生产线的布局，同时考虑N12发动机皮带最佳状态下能够承受的张紧力，制定措施见表5。

6结语

通过调查、分析、验证，造成N12发动机在加速初期“哒哒”异响的根本原因是皮带张紧力不足，造成张紧力不足的原因是设定初始张紧力时，未考虑皮带初期楔合造成的张紧力衰减。通过调查皮带初期楔合造成的张紧力衰减平均值，结合平均值，保证皮带最佳状态，适当上调初始张紧力后，问题得到解决。并且避免了售后因皮带张紧力不足导致的诸如噪音大、皮带寿命减短、皮带破损严重等系列问题。