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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.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（见袁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&plun;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,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&plun;50N的初始张紧力情况下,得到的有效初始张紧力较小,接着皮带在高转速运行过程中,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.
发动机论文范文结:
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