谐波平衡器做了什么?

2019年3月5日/约翰Baechtel

谐波平衡器是任何引擎的主要组成部分,但它们真正做什么呢?你一定要有吗?真的越大越好吗?我们澄清了关于正确的平衡器挂在你的曲轴。

谐波平衡器被误导。它们不平衡发动机,而是由于曲轴的扭转扭转,它们吸收和消除不需要的振动。它们有效振动阻尼器,经常被称为阻尼器。阻尼器就像用于抑制发动机扭转扭转和振动的扭转减震器。扭转振动是由每个燃烧事件的烧制脉冲引起的扭曲振动。燃烧过程的力导致曲柄在力方向上稍微偏转,并且当该力消失曲柄的曲柄稍微略微突出。在某些频率下,曲柄可以产生共振,使振动变得更加差。射击八个气缸,这些力量不断地前后移动,彼此不断地移动。这是谐波阻尼器效果的地方。

OEM阻尼器包括与橡胶一起粘合在一起的外圈。它们在生产车上非常有效,但由于暴露于元素而随着时间的推移,可以恶化和失败。

在燃烧过程中,由于燃烧室内的压力升高,每个活塞被迫向下移动滚筒。该笔划赋予曲轴突然旋转力。尽管它是一个非常粗壮的成分,但曲轴并不完全僵硬。因此,在这些燃烧事件期间,曲柄将响应每种压力的施加而略微扭曲,这可能是数千磅的压力。

曲柄扭曲类似于一端具有杠杆臂的简单扭杆。现在假设你用锤子击中杠杆臂。当你第一次击中杠杆臂时,你可以想象有一些轻微的扭曲,但这将被弹回到原地,甚至在休息前甚至振动一小段时间。

所以,我们有,我们有扭转,然后是扭转振动(在回弹过程中)。扭转扭转是零件长度(直列发动机的曲轴比v型发动机更长)、厚度、材料剪切模量(考虑:材料刚度)和扭矩(燃烧产生的力x曲柄行程)的函数。同样,扭转振动是零件长度、扭转刚度和极转动惯量的函数(想想:物体抵抗扭转的能力)。

随着发动机操作,通过曲柄燃烧的谐波共振。平衡器的工作是在原因问题之前帮助消除这些谐波。

由橡胶和金属制成的圆形装置在曲轴的前端螺栓,以帮助吸收振动。它通常连接到曲柄滑轮,驱动像空调的附件。滑轮内的橡胶是实际吸收振动并将它们保持在安全水平。实质上,该装置旨在帮助防止曲轴故障。这种橡胶材料会随着时间的推移而变质。所以,如果你的谐波平衡器坏了,你可能会得到粗糙的引擎振动,断裂的曲轴,甚至是一个蛇形皮带脱离了轨道。

阻尼器由两个单元组成:惯性质量单元和耗能单元。这种元件通常由橡胶制成,可由合成弹性体、离合器、弹簧或流体组成。质量抵消扭转曲柄运动,并与能量耗散元件一致吸收谐波振动。气门必须与曲轴过盈配合才能正常工作。

在某些发动机应用中,谐波平衡器实际上是发动机平衡策略的一部分。重量加入到平衡器中,抵消活塞和杆的重量。这称为外部平衡。

OEM阻尼器由外部熔接/硫化到内毂组成。售后市场性能阻尼器由质量组成,该质量基于不同类型的阻尼器连接/安装到壳体(钢,铝,钛等),并且弥撒不同地控制质量。前三次使用旧技术;首先是围绕浸入壳体中的质量的液体型阻尼器,然后粘合或焊接在一起。其次是O形圈类型,其围绕着多个O形圈的质量,因为它位于其壳体中。第三是具有在外壳体内部作用在质量上的离合器和弹簧的摩擦型。第四是最新类型,其中质量坐在上面并且被连接到弹性体环,然后将其连接到外壳上。

某些发动机,比如传统的V8发动机,其点火顺序容易产生过度的谐波,因此需要使用减震器。平面V8,传统上用于更奇特的发动机,不受过度谐波的影响,因此可以使用固体无阻尼装置。

ATI超级阻尼器使用高硬度的o形圈操作在内外圈之间,以减弱曲轴谐波。

如果没有谐波平衡器,您的曲轴会破裂或蛇形皮带将被抛出轨道。一种思考谐波平衡器的简单方法就像一个大规模的压力救济。通过吸收现代发动机的剧烈扭转,它缓冲和潮汐发动机零件和发动机性能。

一些SFI批准的阻尼器,如ATI超级阻尼器使用钢惯性重量,它们是可调和可重建的。流体阻尼器使用重粘性流体来抑制点火脉冲,BHJ阻尼器使用干摩擦元件。这些都是有效的阻尼曲轴扭转扭转。

使用适当的谐波阻尼器的性能益处是相当大的。适当运行的阻尼器也稳定凸轮轴和点火正时。曲柄末端的扭曲减小也稳定了阀门。结果是更大的功率和更长的发动机寿命。

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