发动机减震皮带轮隔音罩研究

罗俊，王英杰，李欢，陈尚尚

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

随着汽油技术的不断进步和发展，人们对汽车的要求越来越高，其中，NVH是人们对汽车评价的一个重要指标。而发动机的噪声又是汽车 NVH评价中的重要一项。降低发动机噪声可以从两个方面进行：一是从根本上降低发动机噪声的激励源；二是从传递路径上，减小噪声的传递噪声。本文主要研究的是通过在发动机减震皮带轮上增加一个隔音罩，从传递路径上降低发动机的噪声。

1 减震皮带轮隔音罩原理及结构

1.1 隔音罩原理

发动机运转过程中，燃烧室内混合气的燃烧时会产生大量噪声，噪声会通过活塞连杆传递给曲轴后，再由曲轴传递给前端减震皮带轮最终传递到空气外界。同时，活塞连杆及曲轴运转过程中产生的噪声同样也会通过减震皮带轮传递给空气外界。而减震皮带轮本身的设计类似于个喇叭口形式，具有一定放大噪声的作用。在减震皮带轮上增加一个隔音罩，隔音罩主要包括发泡聚氨酯材料，可以吸收阻挡噪声的传递，降低发动机前端的噪声。

1.2 隔音罩结构

减震皮带轮隔音罩结构如下图所1示，主要包括发泡隔音棉、衬板、钢衬套、橡胶衬套。其中隔音棉材料主要为发泡聚氨酯，具备良好的吸收噪音的效果，衬板一方面起着支撑的用作，另一方面也起着阻断噪音的作用。

减震皮带轮隔音罩通过四个螺栓安装于减震皮带轮中，安装示意图如下所示：

图1 隔音罩分解图

图2 隔音罩安装示意图

2 隔音罩效测试研究

2.1 测试准备

为验证减震皮带轮隔音罩的隔音效果，分别制作不用硬度下的发泡材料搭载发动机进行测试。测试硬度主要所括11、14、17、22、26、54，测试的工况主要包括发动机外特性工况点、小负荷加速工况、怠速工况。噪声采集传感器布置位置主要所括：发动机前方1m、进气侧1m、排气侧1m、上方1m及减振皮带轮近场0.25m。

2.2 测试数据及分析

外特性工况点前方1m（下图3）：图中粗红线为原始状态发动机前方1m噪声，加装减震皮带轮隔音罩前方1m噪声均有不同程度的降低。发泡材料硬度过硬或过软都会降低降噪效果，其中发泡材料硬度为14时（图中粗蓝线）的降噪性能表现最好，降噪工况点最好转速为1920r/min，加装前噪音为81.4dB，加装后为79.4dB。降低幅度为1.5dB。

图3 外特性工况点前方1m

图4 外特性工况点减震皮带轮近场0.25m

外特性工况点减震皮带轮近场0.25m（上图4）：图中粗的红线为原始状态噪声，加装减震皮带轮隔音罩后前端近场噪声明显降低，其中发泡材料硬度为14时的隔音罩降噪效果最好，降噪工况点最好转速为 1920r/min，加装前噪音为90dB，加装后为87.7dB。降低幅度为2.3dB。

小负荷加速工况减震皮带轮近场0.25m（下图5）：小负荷加速工况近场图谱中可以看出发泡材料硬度为 14隔音罩声学性能最好。

图5 小负荷加速工况减震皮带轮近场0.25m

怠速工况减震皮带轮近场0.25m噪声（下图6）：怠速工况硬度为17度的隔音罩最好，14次之。通过各给工况对比，发泡材料为14的隔音罩在本次试验中的声学性能表现最好。

图6 怠速工况减震皮带轮近场0.25m

下面对发泡材料硬度为14的隔音罩重点分析：

外特性工况不加装隔音罩与加装硬度为 14隔音罩四方平均对比（下图7）：加装发泡材料硬度为14的减振皮带轮隔音罩，在WOT工况下单转速点最高能降低1dB。

图7 加装与不加装四方平均噪声对比

外特性工况不加装隔音罩与加装硬度为 14隔音罩近场0.25m噪声对比（下图8）：加装发泡材料硬度为14的减振皮带轮隔音罩，在WOT工况下减振皮带轮前端近场单转速点最高降低2.4dB。

图8 外特性工况近场0.25m噪声对比

外特性工况不加装隔音罩与加装硬度为 14隔音罩前方1m噪声对比（下图9）：在外特性工况下前方1m噪声中，加装发泡硬度为 14的隔音罩前方 1m单转速点最高降低1.6dB。

图9 外特性工况前方1m噪声对比

怠速工况不加装隔音罩与加装硬度为 14隔音罩四方平均噪声对比（下图10）：发泡材料硬度为14的堵头怠速降噪0.7dB。

图10 怠速工况四方平均噪声对比

小负荷加速工况不加装隔音罩与加装硬度为 14隔音罩四方平均噪声对比（下图11）：发泡材料硬度为14的隔音罩小负荷加速工况四方平均单转速点最高降噪1.4dB。

图11 小负荷加速工况四方平均噪声对比

小负荷加速工况不加装隔音罩与加装硬度为 14隔音罩近场0.25m噪声对比（下图12）：发泡材料硬度为14的隔音罩小负荷加速工况近场单转速点最高降噪4.2dB。

图12 小负荷加速工况近场0.25m噪声对比

对以上各工况进行总结分析，硬度为14的减震皮带轮隔音罩在发动机各工况点最大降噪数据如下表所示：

表1 各工况下最大降噪数据

从以上数据可知，隔音罩能有效降低发动机小负荷及外特性工况前端近场的噪声。对怠速工况的噪声降低能力有限。

3 结束语

通过对不同硬度下的减震皮带轮隔音罩在发动机进行不同工况下的噪声测试，可以看出：

（1）隔音罩过硬或过软隔音效果都有限，隔音罩硬度在一定值时才能达到最好效果；

（2）隔音罩在发动怠速时隔音效果有限；

（3）隔音罩能有效降低近场噪音。

因此，在发动机减震皮带轮隔音设计时，应进行适当的匹配测试，选出最有效的减震皮带轮隔音罩。