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汽车发动机废气涡轮增压系统噪声问题的工程分析控制技术
6 次同步噪声
涡轮增压器的次同步噪声也称为亚同步噪声，主要是增压器径向轴承油膜的不稳定性运行状态引起的自激励振动噪声问题。通常，次同步噪声的窄带特征频率阶次是在涡轮增压器转子轴转频的0.3~0.7倍之间，频率范围为250~1200Hz左右，主观感知为“呜呜”的低沉哨音。
在具体的车型项目开发过程中，对于涡轮增压器次同步噪声的控制预防策略与改进优化措施，主要有径向轴承的方案选型、轴承本体的结构设计、增压器系统的性能参数匹配。
相比于全浮动结构的径向轴承设计而言，半浮动轴承采用了防转装置限制了中间浮环的运动，而外油膜面只是起到了一个简单的挤压阻尼器的作用，其轴承本体不会发生转动。这样就可能只是内层油膜面才会出现失稳状态，可以明显减少油膜涡动引起的次同步噪声问题发生概率，降低次同步特征阶次频率组合的不确定性，简化了次同步噪声优化设计的难度。
轴承本体结构的设计优化方向往往重点集中于油膜面的几何参数，以消除或减小油膜涡动状态的不稳定性。在不影响径向轴承工作的正常承载能力和耐久可靠性的前提条件下，常用的工程措施方案包括优化调整油膜面的内/外间隙或尺寸参数，减少进入内油膜面的润滑油的流量，提高内油膜面的承载刚度；在浮环结构的内表面或外表面上，铣削出轴向导油槽，如图1(b)所示，增加润滑油在轴向端部的泄漏量，可减小楔形油膜区域的润滑油盈余量，降低油膜涡动能；如图1(c)和图1(d)所示，采用周向的导油槽浮环或者周向分布的非连续多瓣油楔浮环构型，能够提高浮环偏心转动时周向油膜动压力稳定性；适度地减小轴承长度或增大轴承径向直径，增大偏心量；合理选择润滑油的粘度系数，调整控制油温和油压的控制等；优化改进中间轴承座内部的油道通路，改善轴承油膜的供油状况；对涡轮增压器中间体的轴承对偶功能面进行倒角切除加工，优化改进油膜面的有效接触长度；对径向轴承部件进行表面织构的设计加工，或者增加表面的浅腔结构，改善轴承油膜的润滑性能，以提高转子系统运行的稳定性；提高转子系统的整体刚度，提升转子系统的低阶次固有模态频率等。
图1 浮环的开槽结构设计方案与次同步噪声控制
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