某三缸发动机试验振动特性分析

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1、某三缸发动机试验振动特性分析1111李露露，覃海峰，穆建华，郭涛（上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西柳州545007）摘要：本文介绍了某三缸发动机试验振动特点，对该发动机振动特性进行研究分析。经过测试，该发动机振动加速度能够满足要求，由于测试工况要求低转速全负荷运行，使得发动机1.5阶燃烧激励产生振动峰值，其零部件工作正常。关键字：三缸发动机；NVH；不平衡；振动；共振节能减排成为当前汽车行业发展的一大趋势，2.三缸发动机振动试验各个汽车厂为了进一步的实现动力性与经济性的为了研究某三缸发动机的振动情况，特将该最佳平衡点，都使尽了浑

2、身解数。发动机安装在发动机试验台架上，通过振动测试三缸发动机的出现为小排量发动机的发展提及Test.Lab软件分析，了解它的振动特性。供了一条新的途径，三缸发动机在市场中逐渐流行，成为小排量发动机的新宠。由于三缸机惯性力2.1振动测试方法矩不平衡而引发的振动噪声问题，也为它的普及振动测试设备采用Test.Lab测试系统和PCB增加了不少障碍，因此，解决三缸机不平衡所带来三向振动加速度传感器，采集并记录发动机缸体、的NVH问题尤为关键。本文通过试验的方法，对缸盖等主要部件的振动加速度值。某三缸发动机的试验振动特性进行分析研究，了解及验证其振

3、动水平。1.三缸发动机振动特点在运转的发动机上，由于内部运动件位置不断变化，为了保障它的可靠性、平稳性和耐久性，要求它传递力和力矩的大小和方向不随时间发生变化，达到发动机内部的一种平衡。三缸发动机的主要振动激励来源于1阶不平[1]衡力矩和1.5阶燃烧激励，而1阶不平衡力矩图1LMS测试采集前端正是与四冲程四缸发动机相比所没有的。对于发展较成熟的四冲程四缸发动机而言，旋转惯性力、2.2振动试验过程一阶往复惯性力和二阶往复惯性力的合力都已经振动数据采集过程，要求发动机运行两种工平衡，但对于四冲程三缸机的旋转惯性力矩、一阶况——全油门加速工况和

4、稳态工况。发动机全油[2]往复惯性力矩和二阶往复惯性力矩均未平衡。门加速振动测试是从怠速匀加速到额定转速,在因此，三缸发动机除了受到1.5阶燃烧激励引起这个过程中,记录发动机主要部件的振动加速度的振动问题，还受到的1阶不平衡力矩带来的振值；发动机稳态工况振动测试记录了发动机在各动问题，不平衡问题如果不能很好的解决，就会导个稳定转速下的振动加速度值，两种测试可作为致整车、零件的振动噪声问题，也会给零部件的可相互参考比较。靠性带来威胁。加速度测点主要包括缸体、缸盖以及较关键目前三缸发动机的平衡方案分为三种，第一零部件等，以便对整机和零部件都进

5、行振动对比，种是在曲轴曲柄加上平衡重，来平衡三缸不平衡对该发动机进行全面的评价。测试过程中，需要保力矩，这样的方法适用于小排量的发动机；第二种证发动机所有工况都能够采集完全，尤其是低转方法是在加平衡重的同时，再装一根平衡轴；第三速工况，需要重点关注低速下振动和共振等的问[3]种方法则是加装两根平衡轴。本文研究的发动题。机采用的是第一种平衡方法。3.振动结果分析140Hz）出现峰值，尤其在低转速是激励峰值最3.1整机振动测试结果大。在低转速时发动机一直处于节气门全开，也由于三缸发动机的主要振动激励来自于1阶就是说发动机在低转速时是处于低速全

6、负荷的状不平衡力矩和1.5阶燃烧激励，这些激励对发动态，缸内燃烧过程剧烈，导致低速过程中出现振机振动贡献的大小就可以作为整机振动的评价。动峰值。因此，1.5阶燃烧激励在振动曲线中贡整机中的缸体、缸盖主要测点，能够较准确的反献最大。映这些主要激励对发动机的影响。图2反映的是某三缸发动机缸体、缸盖振动的测试曲线。由几个测点的振动数据可以看出，随着转速增加，该发动机的振动加速度总体上呈现递增的趋势，在额定转速下振动达到最大值，最大值在缸体测点上为8.4g左右，缸盖测点的加速度较小。在低转速1000-1500rpm范围内，存在加速度为2-3g的振

7、动峰值，原因需要进一步分析。图4各测点频谱分析3.2零部件振动测试整机试验过程中，常常伴随着一些零部件的异响或损坏，通常是由于发动机本体激励引起零部件振动或共振，加上发动机工作温度高、水路油路冷却不佳等情况，造成零件失效。因此，本文还对发动机一些主要零部件进行振动验证，包括进气歧管、增压器、管路及支架等，检查零件图2整机测点振动曲线自身振动情况，发现并改进安装支架薄弱部位，图3就是对缸体测点的数据进行频谱分析的在开发过程中解决问题。Colormap图。由图3可以看出，缸体测点的阶次激励较明显、清晰，没有共振现象，振动主要来4结论自于1阶和

8、1.5阶、3阶的贡献，其中1.5阶燃1、经试验验证，某三缸发动机振动水平能烧激励对低转速（1000-1500rpm）的贡献较为明够达到整机振动的要求，振动主要来源于1阶不显。平衡力矩和1.5阶