某汽油机涡轮增压器废气旁通阀噪声优化

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摘 要：为解决整车急加速过程中涡轮增压器部位产生的“嘶啦”异响，采用LMS Test Lab软件在整车上进行了测试。根据测试结果，同时结合经验通过排除法诊断，确定产生异响的部位为涡轮增压器废气旁通阀处，经分析主要因为阀门与阀座的间隙较大，整车在急加速过程中，废气旁通阀门在执行器入口及发动机排气压力脉动的作用下，阀门抖动偏大产生敲击声，通过优化阀门与阀座之间的间隙，经试验验证能有效消除异响。

关键词：增压器;废气旁通阀;异响;噪声

中图分类号：U467  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2018）24-61-02

Optimization of Exhaust Gas Bypass Valve of Turbo Charger of some Gasoline Engine

Hou Yibo， Xu Tao， Lu Rongrong， Hu Hongde

（ Anhui Jianghuai Automobile Co.， Ltd， Anhui Hefei 230601 ）

Abstract： To solve the abnormal sound of turbo charger occured during rapid accelerating， the LMS Test Lab Software is used to test on the vehicle. It is confirmed that the noise is at the exhaust gas bypass valve according the test results and experience. The cause can be analyzed as the gap between valve and valve seat. During rapid accelerating， combining the actuator inlet and engine exhaust pressure pulsation， the vibration of valve is greater and knock noise occurs. After optimizing the gap between valve and valve seat， the abnormal noise can be eliminated effectively.Keywords： Turbo Charger; Exhaust Gas Bypass Valve; Abnormal Sound; NoiseCLC NO.： U467  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2018）24-61-02

1 前言

为响应国家节能、环保、安全的各项政策及法规要求，目前越来越多的汽车发动机采用涡轮增压器，涡轮增压器在提高发动机动力性、经济性的同时，也带来了一些噪声及振动方面的困扰，随着消费者对汽车舒适性要求越来越高，开发高性能低噪声的发动机已经成了各主机厂追求的目标。

对于增压发动机而言，增压器的噪声是发动机的主要噪声源，比较典型的有次同步噪声、同步噪声、BPF噪声、废气旁通阀噪声等多种噪声，而每种噪声产生的机理都不同，因此相应的降噪措施也不同。本文研究的是某汽油机涡轮增压器废气旁通阀噪声，对其噪声产生的原因进行分析，并进行相应优化，最终进行试验验证。

2 现状分析

某汽油增压车型在NVH测试评价过程中，反馈在驾驶室能够听到“嘶啦”异响，主要工况为2档或3档全油门急加速至3000rpm过程中，采用LMS Test Lab软件在整车上进行了测试，通过频谱分析，异响能量主要集中在3000Hz～11000Hz。

3 原因分析

通过频谱可以看出此噪声为宽频噪声，通过排除的方法，同时结合增压器不同噪声频谱的特点，可以较容易排除增压器次同步噪声、同步噪声、BPF噪声等典型噪声，结合主观听到的噪声特点，可以初步判断为增压器废气旁通阀噪声。

废气旁通阀噪声产生的主要机理是：整车在急加速过程中，废气旁通阀门在执行器入口及发动机排气压力脉动的作用下，阀门抖动偏大产生敲击声，从而发出“嘶啦”异响;如果2所示，对于4缸4冲程发动机，曲轴每旋转1圈，分别有2个缸先后进行排气，排气形成压力脉动，当整车标定控制放气阀门打开时，脉动气体通过阀口，由于阀门与阀座之间设计存在间隙（为了保证阀门关闭后的密闭性），脉动气体冲击阀门并与阀座之间形成敲击，此处敲击主要受发动机排气二阶控制。

放气阀门的开闭量是通过PWM阀占空比信号调节气体压力大小，实现不同的对弹簧压紧力而带动连轴曲柄旋转来实现，PWM信号采用高/低电平计算有效值来控制三通阀的位置，高/低电平间的转换会造成执行器压力的脉动，从而使弹簧、连轴曲柄振动，连轴曲柄的振动会造成阀门与阀座之间形成敲击，此处敲击主要受PWM频率控制，高/低电平占比和频率对脉冲强弱有很大关系。

目前此噪声较为成熟的解决方案是在压力源上加个稳压腔，以减少弹簧、连轴曲柄的振动，因为此方案较为容易验证，所以针对此方案进行了验证，经验证增压器废气旁通阀“嘶啦”异响消失，也进一步验证了噪音源判断正确，由于稳压腔体积较大，目前整车布置空间有限，所以加稳压腔的方案虽可行，但很难实施，需要另外采取新的解决方案。

4 方案制定及验证

4.1 方案制定

通过以上分析，可以看出影响废气旁通阀噪声的主要原因有以下三点：

→四缸发动机的排气脉冲导致阀门与阀座产生振动敲击;

→PWM閥控制的压力源存在压力脉动导致阀门与阀座产生振动敲击;

→阀门与阀座之间的间隙设计不合理，易产生较明显的振动噪声。

针对以上三点，第一点是发动机工作产生的压力脉冲，是由发动机的工作原理决定的，目前没有有效的措施消除;第二点可以通过增加稳压腔的方案解决压力源脉动的问题，此方案确实能够有效消除此噪声，但此方案在已量产的车上没有足够的空间布置，目前只能针对第三点制定相应的优化方案，阀门与阀座原始的设计间隙为0.7mm±0.2mm，通过竞品对比分析，此设计间隙偏大，易产生较明显的振动敲击噪声，需优化阀门与阀座之间的间隙，结合增压器厂家的设计数据库及竞品数据，将阀门与阀座之间的间隙设计为0.4mm±0.1mm较为合理。

4.2 试验验证

优化样件到件后首先进行整车NVH测试，测试工况为2档及3档全油门急加速至3000rpm，此工况的噪声最明显。从测试结果来看（如图4所示），优化方案噪声相比原状态下降了5-20dB（A），主观评价也较好，增压器废气旁通阀“嘶啦”异响消失。

5 结论

随着国家节能、环保法规的日益趋严，小排量汽油涡轮增压技术将成为以后的主流技术，能进一步提升发动机的动力性与经济性，但涡轮增压技术在给人们带来澎湃动力的同时，其产生的各种噪声也是困扰涡轮增压器设计人员的难题。从本文的研究结果来看，影响废气旁通阀噪声的因素有多种，解决措施也有多种，但设计合理的阀门与阀座间隙是解决废气旁通阀噪声最有效的措施，具有成本低、周期短、作用明显的特点，所以在设计过程中需要重点把握。

参考文献

[1] 陈家瑞.汽车构造[M].北京：人民交通出版社.2002，6.

[2] 杨景玲等.发动机增压器异响产生机理及解决方法研究[J].内燃机工程，2014（6）.

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