发动机振动、噪音对车辆的影响和预防

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发动机的振动、噪音是汽车振动和噪音的最大来源。在往复式发动机中，燃烧压力作用在活塞上，并转换为曲轴的转动。但是，由于曲轴转动每隔一周工作压力才产生一次，这样就产生了转矩波动。在四缸发动机中，曲轴每转一周，就产生两次转矩波动，在六缸发动机中，产生三次转矩波动。这些波动经离合器传至变速器，然后又传给驱动轴，使车辆产生噪音和振动。 <BR>    活塞上的燃烧压力周期性地施加在曲轴上，从而产生转矩，但通过减振皮带轮可抑制这个转矩波动。减振皮带轮是由一夹在皮带轮和轴套间的橡胶隔振板构成的。当曲轴稳定转动时，转矩减振器与之同步转动，当发动机转速变化并产生转矩波动时，这个减振器会使橡胶隔振板扭转，以保持现有转速，吸收了扭转振动。发动机的飞轮通过惯性保持而减少转矩波动，使发动机转动平顺，较重的飞轮减振作用好，但是发动机灵敏性减弱，所以飞轮的质量要适当，有些飞轮带有扭力减振器。它由两部分组成，这两部分之间有弹簧减振机构、以减少扭转振动。在往复式发动机中，活塞和连杆在上下行程中交替沿相反方向运动，如活塞、连杆有质量差，就会发生惯性不平衡，而飞轮可减少这种惯性不平衡所导致的转矩波动，在制造中活塞和连杆也制造得很精确，以使这一不平衡减至最小。<BR>    在发动机中，曲轴、飞轮、皮带轮等转动部件中的任何一个都会形成振动力，由于这个振动力与部件的不平衡量成正比，与其每分钟转速的平方成正比，因此，当转速增加时，振动也被急剧放大，所以转动部件之间的平衡量最好小一些。<BR>    其它机械噪音来自发动机活塞、气门机构等，构成了发动机噪音的一部分，如活塞敲缸，挺杆噪音，气门开闭所产生的噪音，气门和气门弹簧振动所产生的噪音，以及正时链与链轮啮合时产生的噪音。<BR>    活塞敲缸是活塞侧面敲击缸壁所产生的噪音，当作用到活塞上的压缩压力转变为燃烧压力时，就产生了敲缸。活塞敲缸因活塞间隙的不同而不同，活塞间隙大时，最有可能产生敲缸声。活塞敲缸的特点是发动机冷态时很响，因此时活塞间隙大，随着发动机的温升，声音也变小。要减轻活塞敲缸，必须减少主侧压力，因此有些发动机将活塞销的中心与活塞中心线偏离一定距离，即可减少敲缸声。减少活塞敲缸的另一方法是在活塞裙部安装恒范钢架，用以减少活塞裙部的热变形，从而可使用尺寸略大的活塞，将活塞间隙减小，使活塞敲缸声变小。<BR>    气门机构与正时皮带驱动方式相比较，正时皮带驱动方式噪音较小。另外，较大的气门间隙将产生较大的挺杆噪音，所以采用液压挺杆以保持恒定的零间隙，可将噪音减至最小。发动机高速运转时，可能产生气门振动，要使这一振动在更高速时才产生，就要用坚固、质轻的气门机构，也可采用节距不均匀的气门弹簧或双弹簧，以防止气门振动。曲轴轴承、发动机的燃烧压力使发动机的缸体振动，这一压力经活塞、连杆和曲轴传至轴瓦，可通过在下组轴瓦不加工油槽的方法来增大承载面积，进而增大承载能力，以减少发动机缸体的振动。<BR>    进、排气系统的噪音和振动也是产生发动机噪音的主要方面，进气系统的噪音可分为两种，第一种是从进气口听到的进气音，它与空气滤清器的形状及进气软管的直径和长度有关。如将化油器式发动机上的进气管拆下，提高发动机转速，此时，就可知道空气滤请器在消除进气噪音上是多么有效。第二种是在某一特定转速下，进气噪音的频率与进气系统自振频率一致(也就是发生共振)时，产生一种低调噪音。为防止这两个频率一致，有些汽车安装了进气消音器，进气系统共振频率的改变，使进气噪音频率的共振点超出正常运转的转速范围，从而避免了共振。进气消音器一般安装在空气滤清器和进气软管之间。此外，可通过在空气滤请器和车身间安装橡胶支架，来防止进气噪音振动传至车身。<BR>    排气系统的排气管既细又长，且与发动机这个最大的振动源相连，所以很容易产生振动。车辆从匀速到加速时，使排气管剧烈振动，如果排气管支架安装在振动的最大部位，这些支架就将振动传至车身。行之有效的预防方法，就是采用橡胶支架减轻振动。除此之外还可采用如下方法减轻振动：采用双层隔板的消音器、侧流式副消音器、增加消音器表面的加强筋以提高表面刚性、采用波纹型软管减小振动、采用双层隔振支架、加装动态减振器、在车身刚性好的部位支撑排气管，以减少传至车身的振动。<BR>    发动机支架对发动机而言是比较小的，但在控制车辆噪音与振动中却起着重要的作用。发动机的振动正是通过这些支架传至车身的，所以要求减振支架必须要有很强的减振能力，以减小来自发动机的振动，并减少车身传至发动机的振动，同时避免产生共振。<BR>    风扇噪音是由冷却风扇转动产生的，与转速成正比。风扇噪音主要是由风扇叶片切割空气或由风扇后面的部件所产生的空气紊流产生的，通过改变叶片的直径、数量、形状或角度，以及采用可变叶片风扇或改进风扇罩形状都可以减少风扇噪音。此外，采用温控离合器风扇或电控风扇都可减少风扇噪音。目前，通过电子控制的液压风扇也可很好地减轻风扇噪音，这种变速风扇专为减少风扇噪音而设计，风扇的电脑获得发动机转速和冷却温度数据以及其它信号。用以控制液压泵高压端的电磁阀，调节供给液压马达的液流量，从而改变风扇转速。 <BR>    以上是在教学中的一点体会，愿与同行们交流探讨。<BR>