某发动机降低正时皮带振动优化设计

孟宪昌 陈曦 罗亚伟

摘 要：正时皮带的正常运转是保证发动机正常工作的关键。在发动机工作过程中，影响正时皮带可靠性的主要是正时皮带的振动。文章通过对试验测试对某发动机正时皮带振动振幅进行分析，对比不同方案的优化效果，确保正时皮带运行的可靠性。

关键词：正时皮带;振动;试验

中图分类号：U464  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）19-136-02

Optimization Design for Reducing Timing Belt Vibration of an Engine

Meng Xianchang， Chen Xi， Luo Yawei

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

Abstract： The normal operation of timing belt is the key to ensure the normal operation of gas engine. The vibration of timing belt is the main factor affecting the reliability of timing belt during engine operation. In this paper， the vibration amplitude of timing belt of an engine is analyzed through the test， and the optimization effect of different schemes is compared to ensure the reliability of timing belt operation.

Keywords： Time belt; Vibration; Test

CLC NO.： U464  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）19-136-02

前言

正时皮带是发动机重要的零部件，其与链传动和齿轮传动相比，具有噪音小、质量轻、无滑差同步传动、不需要润滑油、可多轴传动等优点，满足汽车发动机正时系统精确定时的要求，所以正时皮带在汽车发动机上尤其轿车发动机的应用前景十分广阔。

本文讨论某发动机正时传动机构优化设计，在台架上进行正时系统测试，验证正时系统优化设计是否满足设计要求。

1 正时驱动系统布置

某发动机正时驱动系统包括曲轴皮带轮、凸轮轴皮带轮、喷油泵皮带轮及张紧轮和惰轮。曲轴皮带轮与喷油泵皮带轮之间、凸轮轴皮带轮与喷油泵皮带轮之间，皮带跨度较大，正时皮带共振频率较低，为提升正时皮带共振频率，在凸轮轴皮带轮与喷油泵皮带轮之间设计一个惰轮缩短正时皮带跨距，在曲轴皮带轮与喷油泵皮带轮之间设置一个张紧轮维持正时皮带张紧力，从而减小正时皮带振幅，确保正时皮带工作可靠性。最终确定的张紧机构位置见图1。

2 正时系统测试

定义喷油泵初始相位为“0”，逆时针为正（CW），逆时针为负（CCW），如图2所示。

在发动机台架上进行正时驱动系统测试，对喷油泵正时相位进行优化设计，图3为发动机上试验传感器布置。

传感器布置完成后，发动机在全负荷情况下，用1分钟时间发动机转速从怠速升至额定转速，分别测试不同喷油泵正时相位在此工况下的曲轴皮带轮角振动如图4所示、凸轮轴皮带轮角振动如图5所示、喷油泵皮带轮角振动如图6所示及正时皮带抖动振幅如图7所示。

发动机正时系统测试结果显示，油泵的位置对系统的动态性能（包括凸轮轴、喷油泵的角震动和皮带横向振动）有影响;曲轴到油泵段皮带横向振动都比较小;在喷油泵顺时针第16齿位置，整个系统的动态性能最好，如表1所示。

3 结论

为了降低正时驱动系统稳定性，提供发动机可靠性，本文在发动机正时驱动系统上进行优化设计，完成增加喷油泵正时相位的优化方案，然后利用发动机台架对此发动机正时驱动系统进行测试以及可靠性验证。最后，确定了最优方案，凸轮轴角振动由1.26deg/rpm降低至0.35deg/rpm，喷油泵角振动由1.25deg/rpm降低至0.22deg/rpm，正時皮带振动量由12mm降低至4mm。