发动机前端轮系皮带异响的研究

李文辉，孙百重，赵金龙，徐友，杨春燕，高正丽，刘岩

发动机前端轮系皮带异响的研究

李文辉1,2，孙百重1，赵金龙1，徐友1，杨春燕1，高正丽1，刘岩1

（1.宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司，浙江 宁波 315336；2.浙江吉利动力总成有限公司，浙江 宁波 315800）

汽车发动机前端轮系作为外附件，常见问题主要为异响，文章主要围绕发动机前端轮系皮带对齐度异响问题进行了理论分析和试验验证，为开发提供参考。

发动机；前端轮系；对齐度；皮带；温度

引言

随着汽车行业的迅速发展，感知质量也越来越受到用户及车企的关注。发动机驱动皮带作为汽车发动机前端轮系外附件，最常见的故障现象主要为异响，皮带异响主要分为打滑异响和对齐度异响两类，打滑异响一般通过提高张力、降低扭振、转动惯量等手段可以解决[1]，本文主要通过理论结合试验两方面来论述皮带和轮系对齐度之间的失效关系。

1 轮系布局及对齐度的设计准则

发动机前端轮系的布局设计尤为重要，直接关乎对齐度的合理性，轮系对齐度越差对皮带的结构、用材、制造工艺要求越高，理论上系统对齐度越小越好。

本文根据某机型前端轮系进行论述，从图1布局可以看出，该系统由曲轴带轮、空调压缩机带轮、水泵带轮、发电机带轮、惰轮和张紧轮组成，其中张紧轮和水泵带轮为光轮，其余为槽轮。轮系的对齐度一般指两相邻槽轮之间的对齐度，如图2两相邻槽轮中心平面对齐度为：

式中：

θ—两带轮轴线夹角，单位为度；

S—两带轮轴向偏差，单位为毫米；

L—两带轮间多楔带跨距，单位为毫米。

当两槽轮之间有光轮的情况存在时，跨距选择皮带运动方向光轮进槽轮段，某机型对齐度参数见表1。所以在进行布局设计时需要考虑轮系各部件间的合理跨距，跨距太长会导致皮带抖动大，跨距太短导致对齐度变差，一般对齐度需要根据皮带进行合理设计，磨削皮带≤0.7°，模压皮带≤1.2°[2]，当然在不增加制造成本的情况下越小越好。

图1 某机型轮系布局图

表1 系统理论对齐度

3 皮带的选型及NVH性能

主机厂一般不直接进行皮带的设计，但需要进行合理的匹配。如图3所示，该轮系匹配了一条模压工艺的皮带，结构组成从背部到楔部依次为帆布、EPDM橡胶、PET线绳、EPDM橡胶、帆布，该皮带楔部为帆布层，可有效改善噪音及提升耐磨性能，理论上可完全满足该轮系的匹配要求。

图3 皮带结构图

4 皮带对齐度验证

4.1 试验说明

为了验证皮带与对齐度的关系，针对该轮系选用15条相同规格和性能的皮带，在同一车辆、相同工况下进行验证，考虑皮带的橡胶特性，整个试验在环境舱内进行。

通过在惰轮安装点增加不同厚度垫块使惰轮整体向外侧移动相应的距离，造成不同程度带轮轴向偏差的情形（见图4）进行皮带噪音试验。

图4 改变对齐度

根据发动机前端顺时针运行方向，理论分析认为对齐度噪音会出现在皮带从张紧轮出来后进惰轮时，首先测得发动机初始对齐度偏差用于参考，见表2。

表2 初始对齐度

4.2 10℃下试验

增加3mm垫块，每条试验皮带在10℃环境下进行50公里磨合，然后在环境舱静置到试验温度后进行噪音评测，试验结果见表3。

表3 3mm垫块（对齐度1.34°）试验结果

4.3 0℃下试验

增加3mm垫块，每条试验皮带在0℃环境下进行50公里磨合，然后在环境舱静置到试验温度后分别进行3mm、2mm垫块的噪音评测，试验结果见表4、表5。

表4 3mm垫块（对齐度1.34°）试验结果

表5 2mm垫块（对齐度0.94°）试验结果

4.4 -15℃下试验

增加3mm垫块，每条试验皮带在-15℃环境下进行50公里磨合，然后在环境舱静置到试验温度后分别进行3mm、2mm、1mm垫块的噪音评测，试验结果见表6、表7、表8。

表6 3mm垫块（对齐度1.34°）试验结果

表7 2mm垫块（对齐度0.94°）试验结果

表8 1mm垫块（对齐度0.53°）试验结果

4.5 试验总结

根据以上试验结果可知，该皮带异响发生的必要条件为皮带磨损到一定程度，也可以理解为摩擦系数超过一定数值，低温相对高温更容易诱发异响，且低温行车更容易磨损皮带。

表9 试验后检测数据

5 结语

（1）皮带对齐度异响除了受系统本身对齐度的影响还受环境温度的影响。

（2）在轮系开发中可多样本的使用经过耐久试验后的皮带，通过在低温下装车验证来识别风险及评价皮带的质量能力。

[1] 王亮.发动机前端轮系失效模式的排查与处理[J].轻型汽车技术, 2012, (10): 66-68.

[2] Q /JLP 021900-02-2018A,发动机附件皮带传动系统技术条件[S].

Study on the Noise of Front End Accessory Drive Belt at the Front of Engine

Li Wenhui1,2, Sun Baizhong1, Zhao Jinlong1, Xu You1, Yang Chunyan1, Gao Zhengli1, Liu Yan1

（1.Ningbo Geely Royal Engine Components Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315336;2.Zhejiang Geely Powertrain Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315800 )

For engine Front End Accessory Drive system, the main problem is the noise. This paper mainly focuses on the theory analysis and test verification of the Alignment noise problem of the engine Front End Accessory Drive system, which provides a reference for development.

Engine; Front End Accessory Drive; Alignment; Belt; Temperature

A

1671-7988(2019)21-65-03

U464

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1671-7988(2019)21-65-03

李文辉（1986-），男，内蒙古，助理工程师，本科，就职于宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司，浙江吉利动力总成有限公司，主要从事的工作：发动机前端轮系开发。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.022

CLC NO.: U464