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汽車發(fā)動機(jī)廢氣渦輪增壓系統(tǒng)噪聲問題的工程分析控制技術(shù)
6 次同步噪聲
渦輪增壓器的次同步噪聲也稱為亞同步噪聲，主要是增壓器徑向軸承油膜的不穩(wěn)定性運(yùn)行狀態(tài)引起的自激勵振動噪聲問題。通常，次同步噪聲的窄帶特征頻率階次是在渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)頻的0.3~0.7倍之間，頻率范圍為250~1200Hz左右，主觀感知為“嗚嗚”的低沉哨音。
在具體的車型項(xiàng)目開發(fā)過程中，對于渦輪增壓器次同步噪聲的控制預(yù)防策略與改進(jìn)優(yōu)化措施，主要有徑向軸承的方案選型、軸承本體的結(jié)構(gòu)設(shè)計、增壓器系統(tǒng)的性能參數(shù)匹配。
相比于全浮動結(jié)構(gòu)的徑向軸承設(shè)計而言，半浮動軸承采用了防轉(zhuǎn)裝置限制了中間浮環(huán)的運(yùn)動，而外油膜面只是起到了一個簡單的擠壓阻尼器的作用，其軸承本體不會發(fā)生轉(zhuǎn)動。這樣就可能只是內(nèi)層油膜面才會出現(xiàn)失穩(wěn)狀態(tài)，可以明顯減少油膜渦動引起的次同步噪聲問題發(fā)生概率，降低次同步特征階次頻率組合的不確定性，簡化了次同步噪聲優(yōu)化設(shè)計的難度。
軸承本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化方向往往重點(diǎn)集中于油膜面的幾何參數(shù)，以消除或減小油膜渦動狀態(tài)的不穩(wěn)定性。在不影響徑向軸承工作的正常承載能力和耐久可靠性的前提條件下，常用的工程措施方案包括優(yōu)化調(diào)整油膜面的內(nèi)/外間隙或尺寸參數(shù)，減少進(jìn)入內(nèi)油膜面的潤滑油的流量，提高內(nèi)油膜面的承載剛度；在浮環(huán)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面或外表面上，銑削出軸向?qū)в筒?，如圖1(b)所示，增加潤滑油在軸向端部的泄漏量，可減小楔形油膜區(qū)域的潤滑油盈余量，降低油膜渦動能；如圖1(c)和圖1(d)所示，采用周向的導(dǎo)油槽浮環(huán)或者周向分布的非連續(xù)多瓣油楔浮環(huán)構(gòu)型，能夠提高浮環(huán)偏心轉(zhuǎn)動時周向油膜動壓力穩(wěn)定性；適度地減小軸承長度或增大軸承徑向直徑，增大偏心量；合理選擇潤滑油的粘度系數(shù)，調(diào)整控制油溫和油壓的控制等；優(yōu)化改進(jìn)中間軸承座內(nèi)部的油道通路，改善軸承油膜的供油狀況；對渦輪增壓器中間體的軸承對偶功能面進(jìn)行倒角切除加工，優(yōu)化改進(jìn)油膜面的有效接觸長度；對徑向軸承部件進(jìn)行表面織構(gòu)的設(shè)計加工，或者增加表面的淺腔結(jié)構(gòu)，改善軸承油膜的潤滑性能，以提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的整體剛度，提升轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的低階次固有模態(tài)頻率等。
圖1 浮環(huán)的開槽結(jié)構(gòu)設(shè)計方案與次同步噪聲控制
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