发动机的振动主要可以分为两类:(1)发动机和内部刚性零件形成的整体振动,这种振动主要是由曲轴连杆进行旋转运动和往复运动造成的。(2)发动机内部机构在受到燃烧冲击力时产生弹性变形所引起的振动。84570

1国外研究现状

1911年,兰契斯特博士就发现了一种二次惯性力双轴平衡技术,运用这种平衡技术的机构称为兰氏平衡机构,以后很长一段时间内发动机的平衡问题一直应用该机构。但这种传统技术的平衡轴与缸体是一个整体,在装拆过程中十分的不方便,由此出现了用螺栓固定平衡轴的方法。

一直到20世纪70年代以后,一种改进的兰氏平衡机构被人们设计出来,它的两个平衡轴处于不同高度,两根平衡轴相对曲轴中心的高度差约为连杆长度的0。7~1。0倍,改进的这种结构不仅能平衡二阶往复惯性力,还能平衡二阶往复惯性力矩。

20世纪末,日本学者大久保稳等人提出了一种“现场平衡”的想法。这种想法是指在发动机内部,对振动进行实时的振动测量,根据得到的振动情况,进行具体的平衡措施,从而实现现场平衡,这种想法为发动机主动平衡技术创造了理论基础。论文网

1997年,德国福特汽车股份公司开发了一种安装了双轴平衡机构的直列四缸发动机,该机是在未安装平衡轴的2。0L-DOHC发动机的基础上开发的,这种方法使得NVH性能大大提高,相较而言,安装平衡轴之后的发动机噪声水平下降了60%,振动烈度下降了70%。

1998年,Park等人针对四缸发动机的平衡性能进行了研究,设计了新的平衡轴设计准则来解决二阶激振力的平衡,他们研究还发现发动机支座处的振动可以通过改变变速箱的结构特性来降低。

2001年,J。VanHerbruggen等人成功使用反演技术对发动机的内部激振力进行了识别,他们指出结合识别到的内部激振力和结构传递信息或振动噪声传递信息可以更好地将振动传递进行优化。

2004年,本田汽车公司开发的一款涡轮增压发动机通过安装二级平衡机构,隔音罩等装置,实现了振动与噪声的大幅下降。

2006年,现代汽车公司结合平衡轴与油泵,设计出平衡轴/油泵模型,这种模型节约了制造成本,提高了润滑系统的性能,还提高了发动机的NVH性能。

V型发动机由于缸数、缸排夹角等条件的限制,很难做到均匀发火,因此发动机的输出转矩会产生较大波动,导致较大的振动和噪声。为解决这些问题,人们发明了一种错拐技术,这种结构是指左缸连杆的曲柄销与右缸连杆的曲柄销相互错开,采用错拐曲轴可在不改变发动机主要结构的条件下,实现均匀发火,不仅可以改善发动机输出扭矩的波动性,还可以抑制惯性力系中其它激励载荷,从而实现在根源上降低发动机的振动噪声。但是错拐曲轴相较于普通普通曲轴而言结构更复杂、承载条件更恶劣,并且曲柄销重叠度被削弱至50%以下,因此曲轴的强度问题凸显出来。对于这种突出的强度问题,德国AGE公司在90°V6发动机上进行了研究,提出并改进了感应热处理技术;LarryOlson也对如何在V型柴油机上提高曲轴强度进行了研究[1]。如果能解决错拐曲轴的强度问题,错拐平衡技术将得到更广泛的运用。

2国内研究现状

1996年,王永鼎提出了一种偏心联轴节机构,这种结构通过改变偏心距和平衡质量可以完全平衡一、二阶往复惯性力。

1998年,张有,赵春暖通过计算60°、90°气缸夹角的V6、V8、V12柴油机的不平衡力、不平衡力矩及输出扭矩的不均匀系数,分析了他们的平衡状况,从而发现发动机的气缸夹角会影响发动机的平衡。

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