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汽車發(fā)動機廢氣渦輪增壓系統(tǒng)噪聲問題的工程分析控制技術(shù)
5 同步噪聲
所謂的渦輪增壓器同步噪聲問題，就是跟隨增壓器轉(zhuǎn)子軸系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)速度變化，而同步持續(xù)發(fā)生的振動噪聲現(xiàn)象，并與增壓器工作轉(zhuǎn)速的一階基頻分量密切關(guān)聯(lián)。由于同步噪聲的主觀聽覺感受類似于“嗖嗖”的尖銳口哨聲，因此也常被稱為同步嘯叫。
一般來講，引起渦輪增壓器同步噪聲問題的主要激勵源有兩種類型，分別是氣動脈沖激勵和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動不平衡振動激勵。因此，同步噪聲也就可分為同步脈沖噪聲和同步振動噪聲。
5.1 同步脈沖噪聲
同步脈沖噪聲（Synchronous Pulsation Whistle）主要是由于鑄造、研磨、切削、熱處理和裝配等制造工藝原因，或者長時間高負荷使用之后葉片損傷等原因，導(dǎo)致壓氣機葉片之間腔室容積的微小差異引起的。由于各個葉片腔室的容積大小不同和非絕對的對稱性，將導(dǎo)致各個壓氣機葉輪葉片出口端附近的壓力分布不同，并造成各腔室充氣增壓效率的差異。在增壓器高速轉(zhuǎn)動的每個周期循環(huán)過程中，增壓端的低壓空氣會補償動態(tài)變化的進氣壓力，這必然會導(dǎo)致出口端的空氣壓力波動，從而引起同步的空氣壓力脈動沖擊激勵。通常，同步脈動噪聲的頻率范圍為1000~5000 Hz，主要是通過“空氣聲”路徑進行傳播和輻射。
對于同步脈動噪聲的工程控制方法，主要有三個方面，分別是設(shè)計制造的控制、零部件質(zhì)量的檢測驗收和整車路徑的匹配控制。根據(jù)同步脈動產(chǎn)生的原因分析結(jié)果，同步脈動噪聲與壓氣機的葉片形狀、葉尖與喉口的間距、葉片輪廓度、葉片布局和加工精度等設(shè)計制造因素密切相關(guān)，特別是嚴格控制中心孔、葉片高度、葉片厚度和葉間距等尺寸形位參數(shù)的差異，需要對壓氣機葉輪部件的尺寸精度和形位公差進行全面的測量檢查。除此之外，壓氣機葉輪與轉(zhuǎn)子軸系統(tǒng)的裝配工藝精度也對同步脈動噪聲有重要影響，比如鎖緊螺栓的安裝扭矩預(yù)載荷可能引起葉輪端面尺寸的變化。
5.2 同步振動噪聲
同步振動噪聲也被稱為一階動不平衡嘯叫（Unbalance Whistle），主要是因為噪聲產(chǎn)生原因與轉(zhuǎn)子軸系統(tǒng)高速運轉(zhuǎn)過程中的動不平衡激勵和中間軸承體的強迫振動響應(yīng)直接相關(guān)。在通常情況下，同步振動噪聲的頻率范圍要略微低于同步脈沖噪聲，一般為500~4500 Hz的頻率區(qū)間，主要是通過“結(jié)構(gòu)聲”路徑向周邊進行傳播和輻射的。其中，渦輪增壓器本體與隔熱罩、三元催化器殼體、排氣系統(tǒng)部件和中冷器等都是影響同步振動噪聲輻射效率的關(guān)鍵零部件系統(tǒng)。
雖然同步振動噪聲與渦輪增壓器零部件本體的生產(chǎn)制造密切相關(guān)，但增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動不平衡運行狀態(tài)是絕對的，所謂的“平衡”只是相對而言的。在增壓器的許用殘余不平衡條件下，持續(xù)穩(wěn)定地保持渦輪增壓器裝車狀態(tài)下良好的NVH性能，并在成本和生產(chǎn)效率的權(quán)衡博弈之中，得到經(jīng)濟有效的增壓器部件質(zhì)量控制措施和整車動力匹配優(yōu)化方案，這是同步噪聲問題解決與開發(fā)控制的工程思路。
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