浅析低噪声凸轮轴的型线设计.pdf

， Equipment Manufactring Technology No.1 2012 浅析低噪声凸轮轴的型线设计 宋朝帅，雷 杰，邓光志，徐来发 （柳州五菱柳机动力有限公司，广西 柳州 545005） 摘 要：对一款具有配气机构异响问题的发动机进行NVH测试分析，确定产生异响部件为凸轮轴，在分析凸轮型线后， 运用CAE仿真软件对凸轮型线进行重新优化设计，并根据CAE分析结果，制造优化型线的凸轮轴，达到了降低配气机 构异响的设计目的。 关键词：低噪声；凸轮轴型线；NVH分析；CAE分析 + 中图分类号：TK413.4 配气机构是内燃机三大机构之一，同时也是发 频，其他与之相关的谐波称为阶次频率。即 动机重要的噪声源之一。其主要功能是实现发动机 f n =f 0×n 的换气过程，根据气缸的工作次序，定时地开启和关 n =0.5，1，1.5……，f n 为第n 阶谐波，其中f 0称 闭进排气门，以保证气缸能够及时吸入新鲜充量和 为基频，等于发动机曲轴转速除以60。即 排出燃烧废气。而凸轮轴是实现这一功能的关键零 f n =n ×n0/60 部件，凸轮轴凸轮型线的设计尤为关键。当今对凸轮 式中， 轴型线的设计要求，一方面希望气门的加速度大，以 n0为发动机曲轴转速，r/min； 便气门的迅速开关，从而达到最好的换气效果，提高 n 为谐波阶次。 动力性和经济性；而另一方面，希望载荷保持相对较 如图1所示，发动机的振动与噪声，是由许多不 小，以减小加速度，从而减小振动和噪音，延长使用 同阶次分量的组成的，并且各频段对发动机噪声的 寿命。基于上述论述，合理的凸轮轴型线设计，显得 总声压级贡献量也有很大差别，与发动机连接的系 尤为重要。 统，或者部件的振动与噪声也都与阶次有关。例如进 如果已经大量生产的发动机存在配气机构异 气系统的噪声，排气系统的尾气噪声等。当发动机的 响，通过NVH测试分析，确定产生异响的原因为凸 曲轴转速发生变化时，其振动和噪声信号频谱中的 轮轴与气门在热机怠速工况时存在强烈撞击现象， 各相关阶次频率成分，也会转速发生相应的变化，而 此时零部件的工装已经定型，那么通过修改凸轮轴 凸轮轴的转速与曲轴转速时刻保持严格一致。据此， 型线，并借助CAE软件，对修改后的凸轮轴型线进行 根据跟踪发动机的转速或凸轮轴的位置信号，就可 动力性校核和分析是行之有效的方法。 分析相应的噪声或振动频谱，从而获得异响声音所 处的位置。 1 配气机构异响声源的确定 90 声 80 压 级 d 70 B A 1.1 发动机NVH基本理论 60 ︵