發(fā)動(dòng)機(jī)平衡軸到底有什么用?
發(fā)動(dòng)機(jī)平衡軸是啥我都不知道,你給我扯這個(gè)有卵用?相信不少人剛看到車轍君這篇文章標(biāo)題時(shí)內(nèi)心的獨(dú)白是這樣的,但請(qǐng)相信車轍君,沒用的文章你在我們這里是絕對(duì)看不到的,不信嗎?那就往下看。
前紐北最速前驅(qū)車本田思域Type R知道吧?新鮮出爐要干翻漢蘭達(dá)的本田冠道知道吧?臥槽,原來冠道和Type R的發(fā)動(dòng)機(jī)是同款,但冠道還多出了兩根平衡軸,平衡軸的卵用你會(huì)不想知道?
10秒收割冠道發(fā)動(dòng)機(jī)平衡軸作用:用于抵消直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二階振動(dòng),能改善發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)(車震)情況,讓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)——>整車更加平穩(wěn)舒適。
前些日子,本田冠道閃亮發(fā)布,車轍君也奉上了專場(chǎng)視頻介紹。憑借那被奉為“秒殺同級(jí)”的2.0T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī),冠道發(fā)布之初即收下了各大媒體的膝蓋,可謂賺足了眼球。
對(duì),這位就是打算干翻漢蘭達(dá)的那個(gè)冠道
“看我這么兇,你肯定知道我就是曾經(jīng)的最速前驅(qū)車——Type R了”
神馬?冠道和Type R用的同款發(fā)動(dòng)機(jī)?趕緊買買買?。。?/p>
且慢,Type R的發(fā)動(dòng)機(jī)要快快快,而冠道的發(fā)動(dòng)機(jī)除了快,更需要平穩(wěn)舒適。難道你會(huì)拿冠道去跑紐北么……
為了讓Type R那暴躁的發(fā)動(dòng)機(jī)更平易近人,冠道的發(fā)動(dòng)機(jī)上多了兩根平衡軸。
平衡軸:“沒錯(cuò),就是我,快看過來”
對(duì)于平衡軸的過人之處,各大媒體紛紛介紹:“理想的直列四缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)主要存在二階往復(fù)慣性力不平衡,為了抵消上述二階往復(fù)慣性力,進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性,該2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)底部設(shè)計(jì)有兩根旋轉(zhuǎn)方向相反,轉(zhuǎn)速為曲軸兩倍的平衡軸。”
好了,平衡軸的卵用介紹完了,謝謝。
呃,如果還想進(jìn)一步深入了解,以下開啟燒腦模式_
“有什么力”——>“這力有什么影響”——>“怎么解決”
【燒腦一】發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)慣性力
發(fā)動(dòng)機(jī)通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并輸出扭矩。比如醬紫↓↓↓

燒腦來了:假設(shè)活塞在運(yùn)動(dòng)過程中連桿不擺動(dòng)(擺動(dòng)太復(fù)雜,待會(huì)說),則活塞與曲柄的運(yùn)動(dòng)關(guān)系會(huì)是醬紫↓↓↓

快看!活塞的行程公式為:

嗯,謝謝,剛好需要你求導(dǎo)?;钊男谐糖髮?dǎo)后可以得到活塞速度、加速度公式:

由于活塞、連桿一直拉著曲軸,他們這一上一下加速減速,曲軸都飽受摧殘,曲軸可不干,他就把力傳給了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體,于是就導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)的抖動(dòng),即造成發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)慣性力。
“這種連桿不擺動(dòng)的情況下,活塞、連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)造成了發(fā)動(dòng)機(jī)(一階)往復(fù)慣性力——>引發(fā)車震”。
【燒腦二】直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的二階振動(dòng)
燒腦一說了“連桿不擺動(dòng)”的情況,實(shí)際連桿怎么可能不擺動(dòng)_

“一起搖擺”

“臥槽,我最討厭物理題了”
歐耶,所以實(shí)際上活塞行程與連桿長度、曲軸半徑之間的公式是醬紫的:

“我懂,你又要把我嚇得求導(dǎo)然后得到活塞速度、加速度唄_”
聰明!答對(duì)了……一半。但這回在“嚇得求導(dǎo)”之前,先要……
謝謝你的泰勒展開,再求導(dǎo),可以得到活塞的加速度是醬紫↓↓↓

看到這個(gè)“2”了不?就是他,引起了發(fā)動(dòng)機(jī)的二階振動(dòng),你說2不2。

“連桿的擺動(dòng)干擾了活塞的運(yùn)動(dòng),進(jìn)一步造成了發(fā)動(dòng)機(jī)二階振動(dòng)——>引發(fā)不同姿勢(shì)的車震”。
【燒腦三】平衡軸爆發(fā)的小宇宙
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)不止一個(gè),氣缸布置形式(直列、H、V、W)不同時(shí),引發(fā)的振動(dòng)就更加復(fù)雜了……

簡單起見只說說冠道的直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)情況,車轍君通過神(gong)機(jī)(shi)妙(tui)算(dao)

畫出了下面這張很有卵用的圖

這張圖告訴我們,冠道的四個(gè)汽缸,它們的一階往復(fù)慣性力兩兩相反,自己就抵消了;但是,二階往復(fù)慣性力不僅沒能抵消,反而是疊加的,越加越大!——>抖抖抖……

這時(shí)候,就需要平衡軸爆發(fā)小宇宙了,比如這另一張很有卵用的圖↓↓↓

這張圖告訴我們,在兩邊加兩根平衡軸,能夠抵消發(fā)動(dòng)機(jī)二階往復(fù)慣性力。至于為什么兩根,因?yàn)閮筛胶廨S自身也需要平衡(所謂男女搭配干活不累,陰陽平衡就是這個(gè)道理)

“直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一階往復(fù)慣性力它自己就解決了;而二階分量則需要通過設(shè)計(jì)巧妙的平衡軸來平衡”。
【題外話】三缸機(jī)平衡軸的作用
隨著排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)苛,三缸發(fā)動(dòng)機(jī)越來越受歡迎,這將引入往復(fù)慣性力矩(注意這里,加了個(gè)“矩”,和之前不一樣哦)看看寶馬是怎么通過平衡軸設(shè)計(jì)解決的↓↓↓

G“沒有平衡軸,搖擺搖擺,一起搖擺”

G平衡軸:“我來了,你給我消停點(diǎn)”
綜上:1、活塞等構(gòu)件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致往復(fù)慣性力,從而引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng);2、根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)量和布置形式的不同,發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)更加復(fù)雜的往復(fù)慣性力(矩)不平衡,發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)情況也更加復(fù)雜;3、平衡軸的作用是通過平衡配重去平衡發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)慣性力(矩),以衰減發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng),讓整車更加平穩(wěn)舒適。
“完了,我車直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)沒有平衡軸啊,能加裝么?”
對(duì)不起,不能。但如果你不想忍受發(fā)動(dòng)機(jī)的抖抖抖,你也可以開它呀


























