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汽車發(fā)動(dòng)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)
7 次同步純音
次同步純音是渦輪增壓器次同步噪聲的一種特殊類型，主要是由于油膜振蕩引起的轉(zhuǎn)子軸系統(tǒng)自激勵(lì)振動(dòng)噪聲現(xiàn)象。其頻率特性近似于“準(zhǔn)靜態(tài)”的恒定不變狀態(tài)，不會(huì)跟隨渦輪增壓器轉(zhuǎn)速發(fā)生頻率特征的線性關(guān)系變化，特別是在轉(zhuǎn)速上升到一定階段之后，次同步振動(dòng)噪聲頻率幾乎鎖定在某特定的頻率范圍之內(nèi)，特征頻率的變化范圍很小，即“鎖頻”現(xiàn)象。渦輪增壓器的次同步純音問題常常是發(fā)生在車輛中低速行駛時(shí)的加速工況和變負(fù)荷的換擋過程，或者在發(fā)動(dòng)機(jī)中高負(fù)荷情況下的減速工況。次同步純音的特征頻率一般在500~1000Hz之間，并低于同階次的油膜渦動(dòng)特征頻率，主觀感受為音調(diào)低沉而持續(xù)的哨音，因此也被稱為Howling Noise。
油膜振蕩是軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中油膜非線性特性引起的自激振蕩現(xiàn)象，也是導(dǎo)致次同步純音的直接原因。雖然，油膜振蕩和油膜渦動(dòng)都是渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)行過程中的不穩(wěn)定狀態(tài)，屬于同一本源的物理現(xiàn)象。但是，兩者之間的原因機(jī)理與現(xiàn)象表征又有明顯的差異，有時(shí)會(huì)相互轉(zhuǎn)化和演變，有時(shí)也會(huì)各自獨(dú)立的發(fā)生出現(xiàn)。
對于油膜振蕩引起的次同步純音問題改進(jìn)優(yōu)化措施，基本上都是從控制轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性出發(fā)的，采用的措施方案大體上也與解決油膜渦動(dòng)引起的次同步階次噪聲比較相似，但更要關(guān)注油溫、油壓和供油量等因素的影響。此外，由于油膜剛度與油膜阻尼對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性有直接影響，在一定程度上可以抑制或消除油膜振蕩。因此，行業(yè)內(nèi)也有在半浮動(dòng)渦輪增壓器徑向軸承上應(yīng)用金屬絲網(wǎng)附加阻尼結(jié)構(gòu)、無潤滑油的彈性空氣箔片軸承、壓電陶瓷式的軸承阻尼結(jié)構(gòu)，以及多片的彈性可傾斜軸瓦等方面的研發(fā)工作，如圖2所示。
圖2 新型的渦輪增壓器軸承結(jié)構(gòu)示意圖
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