阅读说明：本技术 一种解决发动机拍振的方法 (Method for solving beat vibration of engine ) 是由 宫传刚 张建磊 李起武 金喆 韩祖豪 孙琳 潘希世 张振国 赵宏国 张睿 于 2019-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明属于汽车降低振动噪声提高舒适性技术领域,涉及一种解决发动机拍振的方法。通过实现空压机转速与曲轴转速比为1:1,以实现彻底消除拍振；将DK空压机驱动齿轮的齿数由43齿改为48齿,与DK曲轴正时齿轮齿数相同,DK曲轴正时齿轮齿数为48；同时对空压机的安装对象DK气缸体做相应的变更；将DH空压机驱动齿轮的齿数则由40齿改为44齿,与DH曲轴正时齿轮齿数相同,DH曲轴正时齿轮齿数为44；同时对空压机的安装对象DH气缸体做相应的变更。本发明巧妙的利用调整缸体空压机安装孔的位置和空压机驱动齿轮的齿数,零部件变化小；不增加整机成本；不影响发动机与整车匹配的变化；本发明可以彻底消除发动机及整车的拍振,舒适性明显提升。(The invention belongs to the technical field of reducing vibration noise and improving comfort of automobiles, and relates to a method for solving beat vibration of an engine. The ratio of the rotating speed of the air compressor to the rotating speed of the crankshaft is 1:1, so that beat vibration is thoroughly eliminated; the tooth number of the DK air compressor driving gear is changed from 43 teeth to 48 teeth, the tooth number of the DK air compressor driving gear is the same as that of the DK crankshaft timing gear, and the tooth number of the DK crankshaft timing gear is 48; meanwhile, the installation object DK cylinder body of the air compressor is correspondingly changed; the number of teeth of a driving gear of the DH air compressor is changed from 40 teeth to 44 teeth, the number of teeth is the same as that of teeth of a timing gear of a DH crankshaft, and the number of teeth of the timing gear of the DH crankshaft is 44; meanwhile, the installation object DH cylinder block of the air compressor is changed correspondingly. According to the invention, the position of the cylinder air compressor mounting hole and the number of teeth of the air compressor driving gear are skillfully adjusted, so that the change of parts is small; the cost of the whole machine is not increased; the change of matching of the engine and the whole vehicle is not influenced; the invention can thoroughly eliminate the beat vibration of the engine and the whole vehicle, and the comfort is obviously improved.)

一种解决发动机拍振的方法

技术领域

本发明属于汽车降低振动噪声提高舒适性技术领域，涉及一种解决发动机拍振的方法。

背景技术

随着国内汽车行业的高速发展，除了排放必须满足法规要求外，振动噪声问题日益成为产品品质和客户需求的重点。

发动机作为整车的最重要零部件，整车的振动主要是发动机振动激励通过悬置软垫传递到整车导致，因此，特别低的频率振动极易与整车底盘、驾驶室悬挂系统振动合拍，产生共振。由于和人体自身敏感频率吻合，因此使得主观感觉特别不舒服。由于是发动机本身产生的，只有从发动机自身消除。

由于发动机存在拍振，导致整车驾驶室、方向盘、座椅、后视镜等部位在怠速和加速工况下，均出现低频间歇性振动。

目前对于发动机齿轮系速比的设计没有相应的设计规范和要求，导致空压机与发动机速比极易接近，极易造成整车产生拍振现象。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的上述问题，提供了一种解决发动机拍振的方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种解决发动机拍振的方法，通过实现空压机转速与曲轴转速比为1:1，以实现彻底消除拍振；将DK空压机驱动齿轮的齿数由43齿改为48齿,与DK曲轴正时齿轮齿数相同，DK曲轴正时齿轮齿数为48；同时对空压机的安装对象DK气缸体做相应的变更。

一种解决发动机拍振的方法，通过实现空压机转速与曲轴转速比为1:1，以实现彻底消除拍振；将DH空压机驱动齿轮的齿数则由40齿改为44齿，与DH曲轴正时齿轮齿数相同，DH曲轴正时齿轮齿数为44；同时对空压机的安装对象DH气缸体做相应的变更。

技术方案中所述DK气缸体的变更如下：

气缸体上的空压机安装孔及固定螺栓孔整体相对移动，向X轴方向移动2.459毫米，向Y轴方向移动1.7毫米；

与空压机配合的安装孔直径由104H7改为109.5H7。

技术方案中所述DH气缸体的变更如下：

气缸体上的空压机安装孔及固定螺栓孔整体相对移动，向X轴方向移动-0.9毫米，向Y轴方向移动-9.84毫米。

DK发动机表示大柴的K系列发动机；

DH发动机表示大柴的H系列发动机；

DK气缸体表示大柴的K系列发动机中的气缸体；

DK空压机表示大柴的K系列发动机中的空压机；

DH气缸体表示大柴的H系列发动机中的气缸体；

DH空压机表示大柴的H系列发动机中的空压机；

DK曲轴表示大柴的K系列发动机中的曲轴；

DH曲轴表示大柴的H系列发动机中的曲轴；

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1)本发明巧妙的利用调整缸体空压机安装孔的位置和空压机驱动齿轮的齿数，零部件变化小；

2)本发明涉及到的主要零部件是气缸体和空压机驱动齿轮，其它零部件视情况略作调整，不增加整机成本；

3)本发明的变更，不影响发动机与整车匹配的变化；

4)本发明可以彻底消除发动机及整车的拍振，NVH舒适性明显提升；

NVH(noise vibration harshness)表示：噪音、振动和舒适性

5)本发明提升了发动机的产品竞争力。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为DK发动机的空压机采用43齿，在怠速工况下，驾驶员座椅振动加速度幅值相对时间变化示意图；

图2为DK发动机的空压机采用43齿，在加速工况下，驾驶员座椅前后方向振动的加速度幅值，在运行转速段内相对阶次变化示意图；

图3为DK发动机的空压机采用43齿，在加速工况下，驾驶员座椅左右方向振动的加速度幅值，在运行转速段内相对阶次变化示意图；

图4为DK发动机的空压机采用43齿，在加速工况下，驾驶员座椅垂直方向振动的加速度幅值，在运行转速段内相对阶次变化示意图；

图5为DK发动机传动齿轮轮系示意图；

图6为DK发动机怠速工况下，空压机分别采用43齿和48齿时，驾驶员座椅前后方向振动的加速度幅值相对时间变化对比图；

图7为DK发动机怠速工况下，空压机分别采用43齿和48齿时，驾驶员座椅左右方向振动的加速度幅值相对时间变化对比图；

图8为DK发动机怠速工况下，空压机分别采用43齿和48齿时，驾驶员座椅上下方向振动的加速度幅值相对时间变化对比图；

图9为DK发动机怠速工况下，空压机分别采用43齿和48齿时，左后视镜振动的加速度在不同频率下的幅值变化对比图；

图10为DK发动机怠速工况下，空压机分别采用43齿和48齿时，座椅导轨振动的加速度在不同频率下的幅值变化对比图；

图11为DK发动机的空压机采用48齿，在加速工况下，驾驶员座椅前后方向振动的加速度幅值，在运行转速段内相对阶次变化示意图；

图12为DK发动机的空压机采用48齿，在加速工况下，驾驶员座椅左右方向振动的的加速度幅值，在运行转速段内相对阶次变化示意图；

图13为DK发动机的空压机采用48齿，在加速工况下，驾驶员座椅上下方向振动的加速度幅值，在运行转速段内相对阶次变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

怠速和加速工况下，整车驾驶室、方向盘、座椅、后视镜等部位均出现低频间歇性振动。

参阅图1，拍振故障所产生的振动波动性(锯齿状)，怠速700rpm时，发动机存在明显的间歇性振动，DK发动机拍振频率为1.4Hz；DH发动机拍振频率为1.2Hz。

从发动机加速运行的map图中分析，导致驾驶员座椅拍振产生的两个相近阶次频率分别是发动机自传的1阶和空压机自传的1阶，拍振频率为空压机与曲轴的频率差。

参阅图2(X向)，为DK发动机的空压机采用43齿，在加速工况下，DK发动机驾驶员座椅前后方向振动的加速度幅值在运行转速段内相对阶次变化示意图；图中显示有拍振。

参阅图3(Y向)，为DK发动机的空压机采用43齿，在加速工况下，DK发动机驾驶员座椅左右方向振动的加速度幅值，在运行转速段内相对阶次变化示意图；图中显示有拍振。

参阅图4(Z向)，为DK发动机的空压机采用43齿，在加速工况下，DK发动机驾驶员座椅垂直方向振动的加速度幅值，在运行转速段内相对阶次变化示意图；图中显示有拍振。

发动机在怠速、加速工况下均存在低频抖动问题，此低频振动的频率为空压机与曲轴转速频率差。怠速700rpm时，对于DK发动机，拍振频率为1.4Hz；对于DH发动机，拍振频率为1.2Hz；这种频率很低，这种频率极易与整车底盘、驾驶室悬挂系统振动合拍，产生共振。由于和人体自身敏感频率吻合，因此使得主观感觉特别不舒服，同时对产品品质造成很大影响。

发动机引起的整车“拍振”，只能通过发动机自身解决。按照频率相差30％以上为佳来设计，其空压机与曲轴速比必须为＜0.7或者＞1.3(二者选其一)，这样可以基本保证频率错开。由于DK和DH发动机的空压机安装空间和转速的限制，在现有产品上无法实现＜0.7或者＞1.3(二者选其一)。由于上述错开速比的方案无法实现，现阶段解决DK和DH发动机拍振的最佳方案是将空压机与曲轴的速比调整为1:1(最优方案)，没有频率差，即将DK(大柴的K系列发动机)空压机驱动齿轮的齿数由43齿改为48齿，DH(大柴的H系列发动机)空压机驱动齿轮的齿数则由40齿改为44齿，同时对气缸体的空压机安装孔做相应调整。

空压机转速与曲轴转速比，也称为空压机与曲轴的速比，简称空压机速比。

解决发动机的拍振问题，只需将空压机与曲轴的速比调整为1:1，由于空压机驱动齿轮齿数的调整，发动机气缸体中空压机安装孔的位置和接口尺寸也需要相应进行调整，通过此方法即可消除发动机的所有拍振问题。

空压机驱动齿轮的变更：

为了解决拍振问题，必须保证空压机驱动齿轮的齿数与曲轴正时齿轮的齿数相同。

气缸体的变更：

由于空压机驱动齿轮齿数的变更，与空压机连接的发动机气缸体也需要做相应的变更，具体变更为：

1)气缸体上的空压机安装孔及固定螺栓孔的变更,

2)与空压机配合的安装孔直径的变更。

为达到将空压机与曲轴的速比调整为1:1的结果，通过调整气缸体空压机安装孔位置和接口尺寸、空压机驱动齿轮的齿数的调整来实现。

一种解决发动机拍振的方法，通过实现空压机转速与曲轴转速比为1:1，以实现彻底消除拍振；

一种解决发动机拍振的方法，通过调整气缸体的空压机安装孔坐标，以适应空压机驱动齿轮齿数变更后，凸轮轴中心线与空压机轴中心线的中心距变化；

由于空压机齿轮齿数变更后，为保证气缸体宽度变化尽量小，对空压机齿轮进行负变位设计；

由于空压机齿轮齿数变更，为保证空压机空间位置布置的合理性，对空压机安装孔位置进行定义；

由于空压机齿轮齿数变更，为保证空压机齿轮安装到气缸体时的通过性，将气缸体上的空压机齿轮安装孔尺寸进行变化。

以DK发动机引起的整车“拍振”为实例一：通过调整气缸体上的空压机安装孔位置和接口尺寸以及空压机驱动齿轮的齿数，消除发动机的所有拍振问题。

(1)DK气缸体的变更：

空压机安装孔及固定螺栓孔整体移动(2.459，1.7),同时空压机安装孔直径由104H7改为109.5H7。

(2)DK发动机传动齿轮系及空压机驱动齿轮齿数和主要参数的变更，参见表1：

表1

(3)DK发动机传动齿轮轮系示意图参见图5。

以DH发动机引起的整车“拍振”为实例二：通过调整气缸体空压机安装孔位置和空压机安装尺寸以及空压机驱动齿轮的齿数，消除发动机的所有拍振问题。

(1)DH气缸体的变更：空压机安装孔及固定螺栓孔整体移动(-0.9，-9.84)，其它不变

(2)DH发动机传动齿轮系及空压机驱动齿轮齿数和主要参数的变更，参见表2：

表2

经过以上改进，效果验证：

以DK发动机为例

1)怠速时域比较：座椅导轨X、Y、Z向

驾驶员座椅导轨X、Y、Z方向，即前后、左右、上下方向的振动幅值vs时间比较，空压机驱动齿轮为43齿时，驾驶员座椅导轨有拍振；空压机驱动齿轮为48齿时，驾驶员座椅无拍振；

参见图6(X向)，图6中存在上下对比图，图6中的上图是采用43齿的结构，表明存在明显的拍振；图6中的下图是采用48齿的结构，没有拍振。

参见图7(Y向)，图7中存在上下对比图，图7中的上图是采用43齿的结构，表明存在明显的拍振；图7中的下图是采用48齿的结构，没有拍振。

参见图8(Z向)，图8中存在上下对比图，图8中的上图是采用43齿的结构，表明存在明显的拍振；图8中的下图是采用48齿的结构，没有拍振。

结论：从时域频谱可以看出，空压机与曲轴的速比改为1.0后，驾驶员座椅导轨拍振消除。

空压机与曲轴的速比调整为1:1；

2)怠速频域比较：

参阅图9，为DK发动机怠速工况下，左后视镜振动的加速度在不同频率下的对比图，原发动机是指采用43齿的结构，从图中可以看出1.12阶的振动成分明显，它是产生拍振的根本原因。空压机速比1:1是指采用48齿的结构，没有拍振。

参阅图10，为DK发动机怠速工况下，座椅导轨振动的加速度在不同频率下的对比图，原发动机是指采用43齿的结构，从图中可以看出1.12阶的振动成分明显，它是产生拍振的根本原因。空压机速比1:1是指采用48齿的结构，没有拍振。

参阅图9、图10，从频域频谱可以看出，空压机与曲轴的速比改为1.0后，左后视镜和驾驶员座椅导轨的1.12阶拍振频率消失，振动明显改善。

3)加速比较：

空压机与曲轴的速比改为1.0后的加速工况：DK发动机驾驶员座椅X、Y、Z向。

X向：参阅图11，为DK发动机的空压机采用48齿，在加速工况下，驾驶员座椅前后方向振动的加速度幅值，在运行转速段内相对阶次变化示意图，图中显示无拍振。

Y向：参阅图12，为DK发动机的空压机采用48齿，在加速工况下，驾驶员座椅左右方向振动的加速度幅值，在运行转速段内相对阶次变化示意图，图中显示无拍振。

Z向：参阅图13，为DK发动机的空压机采用48齿，在加速工况下，驾驶员座椅上下方向振动的加速度幅值，在运行转速段内相对阶次变化示意图，图中显示无拍振。

图11-图13对比前述图2-图4可以看出，空压机速比改为1.0后，1.12阶消失，拍振的故障源不复存在。

参阅图11、图12、图13，空压机驱动齿轮为43齿时，驾驶员座椅有拍振；空压机驱动齿轮为48齿时，驾驶员座椅无拍振；

结论：空压机与曲轴的速比改为1.0后，驾驶员座椅导轨的1.12阶消失，拍振的故障源不复存在。

从上述可以看出，不论是怠速时域、怠速频域以及加速过程都可以看出，通过优化设计的DK、DH发动机可以完全消除排振。