柴油機(jī)沖壓氣缸蓋的振動(dòng)和優(yōu)化分析

汽車用戶對(duì)汽車需求不斷增加，這些需求包括燃油效率、成本、振動(dòng)和噪聲等，尤其是對(duì)車內(nèi)振動(dòng)和噪聲的要求顯著增加。發(fā)動(dòng)機(jī)在引發(fā)車內(nèi)振動(dòng)和噪聲方面起到重要作用，尤其是柴油機(jī)，其氣缸蓋振動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射噪聲，通過空氣或相關(guān)連接裝置傳遞到車內(nèi)，造成駕駛員緊張。通常氣缸蓋由鑄鐵和加強(qiáng)肋構(gòu)成，通過增加氣缸蓋的質(zhì)量和剛度，可減輕產(chǎn)生的振動(dòng)，但這會(huì)增加氣缸蓋的制造成本，也不利于實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。近些年，通過沖壓成形較薄的鋁合金或鋼鐵合金鋼板而制成柴油機(jī)氣缸蓋，實(shí)現(xiàn)了汽車輕量化。對(duì)此需要對(duì)柴油機(jī)沖壓氣缸蓋的振動(dòng)噪聲進(jìn)行分析和優(yōu)化。

柴油機(jī)氣缸蓋能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)密封，即使在高溫下也不會(huì)產(chǎn)生氣體泄漏。通過實(shí)例分析氣缸蓋的振動(dòng)，選擇一個(gè)典型的鋁合金氣缸蓋，厚度3mm。通過對(duì)氣缸蓋的振型分析發(fā)現(xiàn)，與鑄鐵合金氣缸蓋相比，鋁合金氣缸蓋的振動(dòng)顯著惡化，由此產(chǎn)生的輻射噪聲顯著增加。因而，考慮在鋁合金氣缸蓋上引入凹槽，凹槽內(nèi)部填充橡膠原件，由此限制氣缸蓋產(chǎn)生的振動(dòng)。為了使限制振動(dòng)噪聲的效果達(dá)到最大，對(duì)凹槽的分布進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同深度和分布的凹槽對(duì)氣缸蓋振動(dòng)的減輕大致相同，但對(duì)輻射噪聲的消減尤其是對(duì)高頻輻射噪聲的消減具有明顯差異。

Romualdo Ruotolo et al.

SAE 2016-01-1772.

編譯：李臣