发动机双平衡轴系统设计分析

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发动机技术巡礼 ECOTEC LDK发动机解析

发动机技术巡礼ECOTEC LDK发动机解析2012-09-11 16:56 出处：pcauto 作者：常庆林责任编辑：常庆林(评论178条)【太平洋汽车网技术频道】君威/君越2.0T使用的是代号为LDK（欧洲代号为：A20NHT）的ECOTEC GEN II发动机，此发动机是国内市面上少数能与福特GTDi 2.0T/大众TSI 2.0T抗衡的产品。

这款发动机源自于2007年在首次用在庞蒂克Solstice GXP上的那款SIDI（Spark Ignition Direct Injection）涡轮增压ECOTEC发动机（代号为LNF）。

本文将以代号为LDK的ECOTEC GEN II发动机为例，说明此系列发动机的特点。

发动机技术巡礼相关文章：在2007年，一款涡轮增压缸内直喷ECOTEC发动机被引进到当年的庞蒂克Solstice GXP以及Saturn（土星）Sky RedLine，其代号为LNF。

这款ECOTEC LNF发动机采用纵向布置的形式，排气量为1998cc。

由于采用了形成缸径相同（86mmX 86mm）的方形气缸结构，因而能兼顾低转扭矩和高转速爆发力。

在1980年代末诞生的丰田3S-FE/3S-GE/3G-GTE发动机以及近年的本田K20A和三菱4B11T均采用了这种方形气缸结构。

LNF发动机的压缩比为9.2:1，最大增压压力为1.4bar，最大功率190kW/5300rpm，最大扭矩350Nm/2500~5250rpm。

LNF发动机作为LDK/LHU发动机的始祖具有如下特点：性能版本的LNF发动机——LDK和LHULDK和LHU这两个版本的ECOTEC GEN II发动机在LNF发动机的基础上提高压缩比至9.3：1。

LHU则在LDK基础上增加了对E85生物燃料的支持。

国内君威/君越2.0T上的发动机就是代号为LDK的版本。

而君威GS国内版采用的是LDK 版本。

君威GS国外版则是采用LHU版本。

摩托车发动机平衡系统研究

摩托车发动机平衡系统研究摘要：我国摩托车制造业已经发展到世界第一水平，而发动机又是摩托车的“心脏”，为摩托车提供了无穷无尽的动力。

然而，摩托车振动问题一直困扰着设计者和使用者。

要解决摩托车振动问题，最主要的方法就是降低发动机的振动，降低发动机的振动需要平衡发动机的曲柄连杆机构的惯性力。

平衡轴技术在摩托车发动机上得到了广泛的应用，其结构简单、实用，能有效降低摩托车整车振动，提高行车平顺性。

本文介绍了平衡轴的原理及其在摩托车上的应用。

关键词：摩托车；发动机；平衡引言为了解决摩托车发动机的振动，国内外开展了很多研究工作，并在许多摩托车企业中得到了应用，其主要思路有两种：一种是真正地减少发动机活塞的往复惯性力和曲柄连杆组的旋转惯性力，另一种是把发动机与车架看成一个整体，尽可能地把发动机自身的不平衡力和力矩加到车架上，使车架的振动变得更小，从而提高了摩托车的舒适性。

国内摩托车企业刚起步的时候，因为当时的摩托车排量并不大，发动机本身的惯性不平衡对车架的影响也不大，所以对摩托车振动的影响也不大，再加上当时的发动机基本上都是抵抗欧美、日本等国家的，振动性能更好，市场上也一直是供不应求的状态，所以当时国内并没有太多的重视，也就没有深入的研究。

随着摩托车朝着高速、大排量的方向发展，消费者对摩托车的要求越来越高，它的振动问题也越来越突出，很多国外的摩托车公司利用自己强大的技术力量，对它进行了深入的研究，得出的结论是：振动是无法避免的，只有尽可能地把它降低到人体感觉不到的程度，才能达到最佳的平衡特性。

比如美国著名的哈雷摩托，它的车架和发动机都是两个点，两个点之间有一块橡皮板连接在一起，这样它的行驶方向不受限制，人体主要感受的是竖直方向，只要将竖直方向的惯性力减到最小，就不会有太大的震动，起到了很好的减震作用。

一、发动机的振动原理概述在引擎的运转过程中，活塞以极快的速度移动，并且速度极不均匀。

在上止点和下止点之间，活塞速度为零，在上止点和下止点之间，活塞速度最大。

发动机双轴平衡机构的设计方法研究

力以及附加力矩量值来满足往复惯性力的平衡率的
发动机纵向对称面为对称布置两根平衡轴，使其以 ∞ 或２ｔｎｏ的转速与曲轴同向旋转（＝１１２ … … ）ｎ，，，来平衡发动机的往复惯性力。双轴平衡法克服了单轴平衡法的不足，平衡轴位置相对容易布置，可通过优
式中：为发动机缸数。ｉ在大多数情况下，为系列化或为减小内燃机尺如寸等原因，内燃机的Ｖ型夹角可能无法满足上述要
与气缸轴线垂直方向的分力为：
ＣｓａｍＢＢ（ｗ）ｓｓＢｉ＝ｒ２ｉｎｎ
的以及尽可能的减小本次倾覆力矩。对比安装使用所设计双轴平衡机构前后振动情况，用双轴平衡极大地使改善了该此类发动机的振动特性，全平衡了某次往复惯性力，大限度地消减了此次侧倾力矩。本方法的完最
是不可能做到的。单轴平衡通常布置在偏离曲轴中
励源。笔者针对该类未平衡柴油机，以整机当量振动
烈度为优化目标，计相应双轴平衡机构、取相应设采
措施，制或消减惯性力进行，而降低发动机振动，抑从改善发动机的工作特性。针对发动机往复惯性力，平衡方式有平衡块平衡法、单轴平衡法、轴平衡法等多种方案 ¨ 。本文主双Ｊ

四缸柴油机减振分析及平衡机构设计

柴油机设计与制造
Ｄｓｎ＆ＭａｕａｔｒｏｉｅＥｇｅｅｉｇｎｆｕｅｆｅｌｎｉｃＤｓｎ
ｄｉ１．９９．ｓ．７ — ６４２１．．５ｏ０６６ｉｎ１１０１．０００：３ｓ６０３０
２１第３期第１（第１２期）００年６卷总３
四缸柴油机减振分析及平衡机构设计
张娜。曾帅，徐兆坤（海工程技术大学汽车工程学院，海２１２）上上０６０摘要对某直列四缸柴油机振动平衡分析，得出不平衡的二阶往复惯性力及其力矩是其主要
振动激励源之一。原机型中没有平衡机构，受到空间的限制，所设计的双平衡轴机构，只是平衡二阶往复惯性力。通过振动测量对比试验，表明所设计的双平衡轴机构能达到显著地降低发动机
ＡｂｔａｔＡｎａａｙｉｏａａｃｎｉｒｔｎｏｏｌｅｆｕ－ｙｉｄｒｄｅｅｎｉｅｓｏａｓｒｃ：ｎｌｓｓｆｂｌｎｅａｄｖｂａｉｆｍｅｉｉｒｃｌｅｉｓｌｇｎｈｗｓｈｔｏｓｎｎｏｎｅｔ
ＳＯｕｒｃｅ．
Ｋｅｒｓｄｅｅｎｉｅｓｃｎａｙｍｏｅｙｗｏｄ：ｉｓｌｇｎ，ｅｏｄｒｖｍｅｔｓｍｕａｉｎａａｙｉ，ｉｒｔｎｉｔｎｉｅｎ，ｉｌｔｎｌｓｓｖｂａｉｅｓｔｏｏｎｙ
ｔｅｓｃｎ－ｒｅｎａａｃｄｒｃｐｏａｉｇｉｅｔａｆｒｅａｄｔｒｅａｅｏｅｏｅｍａｎｖｂａｉｎｅｃｔｔｎｈｅｏｄｏｄｒｕｂｌｎｅｅｉｒｃｔｎｎｒｉｏｃｎｏｑｕｒｎｆｔｉｉｒｔｏｘｉｉｈａｏｓｕｃｓｉｃｈａｅｅｇｎｅｈａｏｂｌｎｉｇｍｅｈｎｓａｄｔｅｅｉｐｃｉｔｔｏ，ａｄｏｂｌ－ｓａｔｏｒｅ．Ｓｎｅｔｅｂｓｎｉｓｎａａｃｎｃａｉｍｎｈｒｓａｓａｅｌｍｉａｉｎｕｅｈｆｂｌｎｅｓａａｃｒｉｄｅｉｎｅａｉａｏｌｂｌｎｅｈｓｃｎｄｏｄｒｒｃｐｏａｉｇｎｒｉｏｃ．Ｖｉａｉｎｓｇｄｎｄｔｎｎｙａａｃｔｅｅｏ－ｒｅｅｉｒｃｔｎｉｅｔｆｒｅｃａｂｒｔｏｃｍｐａｉｏｅｔｓｏｈｔｔｏｂｌ－ｈａｔｂｌｎｅａｃｉｖｈｆｅｔｏｗｅｉｇｓｇｉｃｔｎｉｅｏｒｓｎｔｓｈｗｓｔａｈｅｄｕｅｓｆａａｃｒｃｎａｈｅｅｔｅｅｆｃｆｌｒｎｉｆａｌｅｇｎｏｎｉｎｙｖｂｒｔｎｉｔｎｉ，ｃｎｒｎｈｅｏ－ｏｄｒｒｃｐｏａｉｇｉｅｉｏｃｓｔｉｉｒｔｎｅｃｔｔｏｉａｉｎｅｓｔｏｙｏｆｍｉｇｔｅｓｃｎｄｒｅｅｉｒｃｔｎｎｒａｆｒｅｉｈｅｍａｎｖｂａｉｘｉｉｎｉｔｏａ

柴油发动机平衡轴结构

柴油发动机平衡轴结构一、引言柴油发动机是一种内燃机，广泛应用于各种交通工具和工业设备中。

为了减少发动机的振动和噪音，提高其运行平稳性和可靠性，柴油发动机通常都采用平衡轴结构。

本文将对柴油发动机平衡轴结构进行详细介绍。

二、平衡轴的作用平衡轴是一种用于平衡发动机振动的装置，通常由一根或多根轴组成。

它的主要作用有以下几点：1. 抑制发动机的一阶振动：发动机在运行过程中会产生一阶振动，即由于气缸的工作冲击而引起的振动。

平衡轴通过逆向振动的方式来抵消这种一阶振动，从而减少了发动机的振动程度。

2. 减小发动机的二阶振动：除了一阶振动外，发动机还会产生二阶振动，即由于曲轴的旋转不平衡而引起的振动。

平衡轴可以通过适当的设计和安装位置来减小这种二阶振动，使发动机运行更加平稳。

3. 提高发动机的可靠性：发动机振动过大会对其它零部件产生不良影响，如增加磨损和损坏的风险。

平衡轴的使用可以减小发动机的振动，降低了这些风险，从而提高了发动机的可靠性和使用寿命。

三、平衡轴的结构平衡轴的结构设计通常会根据发动机的具体要求和工作原理进行优化。

以下是柴油发动机常见的几种平衡轴结构：1. 单轴平衡轴结构：这是最简单的平衡轴结构，由一根轴组成。

它通常被安装在发动机的正中位置，通过对称的质量分布来实现平衡效果。

2. 双轴平衡轴结构：这种结构由两根轴组成，分别安装在发动机的两侧。

它可以更好地抵消发动机的一阶和二阶振动，提高平衡效果。

3. 多轴平衡轴结构：除了双轴结构外，某些高性能的柴油发动机还会采用更多的轴来实现更好的平衡效果。

这些轴通常会根据发动机的具体要求和振动特性进行合理的布置和设计。

四、平衡轴的制造和安装平衡轴的制造通常使用高强度的合金材料，以保证其足够的刚度和耐久性。

制造过程中需要进行精确的加工和平衡校正，以确保平衡轴的质量和平衡效果。

平衡轴的安装位置通常是根据发动机的具体结构和工作特点来确定的。

一般来说，它会安装在曲轴的下方，通过链条、齿轮或皮带传动与曲轴相连。

高速往复式内燃机平衡轴设计分析

统误差的影响．通过计算，着重讨论了在平衡同样的往复・性力前提下，ｌ贯扇形平衡轴的主要结构参数旋转半径、度和夹角对平衡轴质量的影响．宽［键词］内燃机；关平衡轴ｉ设计
［中图分类号］Ｋ２Ｔ４
［文献标识码］Ａ
［收稿日期］０１７１２０ —０ —１［基金珂目】江苏省青蓝工程基金资助项目［作者简介］刘运兰（９７，湖南益阳＾，１６一）女．岳阳恒立冷气设备股份有限公司工程师
维普资讯
第１期
刘运兰等：高速往复式内机平衡轴设计分析燃
［文章编号］１０ — ７１２０）１０３ — ４０７１４（０２０ — ０００
往复式内燃机用曲柄连杆机构将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动．转惯性力一般通旋过曲轴上加平衡块得到较好的平衡，复惯性力往及由其引起的惯性力矩则较难平衡．惯性力直接通过支承传到发动机配套工作机械，作用时间长，引起较大的振动及噪声，成的危害大．造现代内燃机为提高升功率，转速愈来愈高．由于往复惯性力与转速的平方成正比，速往复式内燃机的高往复惯性力随转速的增加而迅速增大．缸内燃单机一般采用双轴或单轴平衡一阶往复 ’ 囔性力，直列四缸内燃机存在不平衡的二阶往复惯性力，直如图１所示，一半径为Ｒ（、夹角为ｍ）
（）ｏ
若Ｒ不变，即

发动机曲轴动平衡分析

1、是否加平衡轴，而不是平衡块！不平衡量如何规定较为理想经济！起原则是什么，有如何界定？2、2、，不平衡量意义是什么？半径具体是如何推算的？3、答：不平衡量实际应指不平衡力矩，也就是转子的质量(g)＊转子实际质量中心与理论中心的偏心距（cm），动平衡的值实际就是控制质量中心的许用偏心距。

4、确定许用偏心距就是根据曲轴的转速以及要求的动平衡精度来对照表格选取，相同精度下转速越高许用偏心距越小，所以曲轴的动平衡数值（g.cm）应该与曲轴重量及转速相关，而国内有些发动机厂对不同的曲轴设定一个固定的较小的动平衡值，而不管曲轴大小及转速，这从技术上的说不通的。

2 j6 J0 n* i. g3 I, f( G3 d5、如果不平衡值以g为单位，那么实际的不平衡值应该是g＊去重部位的回转半径，对于曲轴就是平衡块的半径。

曲轴定心与动平衡1 不平衡量的确定曲轴是发动机中高速回转部件，而曲轴由于不平衡产生的振动与其转速的平方成正比。

振动会导致轴承承受的负载增加、消耗的功率增加并降低轴承的寿命；振动增加工作时的噪声，使零件从总成上松动并产生疲劳失效等。

对高速旋转的零件进行动平衡的目的是消除或减小振动。

因此，曲轴平衡精度的高低对发动机的振动、运行平稳性及寿命都有很大的影响。

在加工轴颈前，曲轴需要进行端面和中心孔的加工。

因为中心孔是后续加工工序的主要工艺基准，它的精度对后续工序特别是对动平衡工序和各加工表面余量分布产生很大影响。

几何轴线是由支撑旋转体的两个轴颈的几何中心点所决定的轴线。

如图la所示，当旋转体完全对称时，质心将位于其轴线的中点，与几何中心重合，如果旋转体不受轴承限制，将围绕其几何轴线旋转；如图1b所示，在旋转体的中心部位上放置重块w，质心将发生改变，质量轴线将与几何轴线平行，但径向偏移一个距离，如果旋转体不受轴承约束，将绕质量轴线旋转；如图lc所示，如果重块w置于旋转体的一端，质心在径向和轴向均会发生偏移，偏移量与重块W的质量成比例关系。

发动机平衡轴的平衡原理

发动机平衡轴的平衡原理
发动机平衡轴的平衡原理是通过在发动机旋转部分安装一个额外的轴来平衡发动机的振动和震动。

发动机在运转过程中会产生一定的振动和震动，这些振动和震动会传递到车辆的底盘和车身，使得驾驶体验不佳，并且对乘客和车辆的舒适性和安全性产生不利影响。

平衡轴的设计就是为了减少这些振动和震动的传递。

平衡轴一般安装在发动机的旋转部件之一，比如曲轴或凸轮轴上。

它的结构通常是一个长条状的轴，两端通过轴承固定在发动机上。

平衡轴上会安装一些特殊设计的平衡块，这些平衡块的质量和位置会被精确计算和安排。

当发动机运转时，平衡轴会以同步频率和方向与发动机的振动相反方向地旋转。

平衡块的特殊设计和布置使得它们在旋转过程中能够产生一个与发动机振动相等但方向相反的振动力。

这个反向的振动力会与发动机本身的振动力进行抵消。

通过这种平衡原理，平衡轴能够减少发动机的振动和震动，使得车辆的驾驶更加平稳舒适。

平衡轴的使用可以显著降低发动机的振动噪音、减少对其他部件的冲击和磨损，并且提高整个车辆的使用寿命和稳定性。

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ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ（ＩＣ）ｅｎｇｉｎｅｓ，ａｍｕｌｔｉｐｌｅ — ｂｏｄｙｄｙｎａｍｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｆａｍｏｕｓ
振第３３卷第５期
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发动机双平衡轴系统设计分析
李凤琴，郑光泽。，艾晓玉
（１．重庆长安汽车股份有限公司动力研究院，重庆４０１１２０；２．汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室，重庆４０００５４）４０１１２０３．重庆理工大学，汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室，重庆
摘要：基于某直列四缸发动机的双平衡轴系统设计方案，利用Ｅｘｃｉｔｅ软件建立了发动机动力总成多体动力学分
析模型，预测了动力总成振动噪声性能。分析了曲轴齿轮与平衡轴齿轮的啮合力对曲轴转速、主轴承反力的影响，探讨了搭载平衡轴系统后发动机振动响应的变化情况。利用传递路径分析方法，研究了双平衡轴系统对动力总成悬置２阶振动
ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｓｏｆｔｗａｒｅｏｆＡＶＬＥｘｃｉｔｅＰＵｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｎｏｉｓｅａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｅｓｈｉｎｇ
３．ＴｈｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｙｒｏｆＡｄｖａｎｃｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＰａｒｔｓ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｗｉｎｂａｌａｎｃｅｒｓｈａｆｔｓｓｙｓｔｅｍｉｎｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｓ
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ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｙ，ｇＣｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｐｏｓａｌｏｆａｔｗｉｎｂａｌａｎｃｅｒｓｈａｆｔｓｓｙｓｔｅｍｉｎｓｏｍｅｔｙｐｅｏｆ４一ｃｙｌｉｎｄｅｒｉｎｔｅｒｎａｌ
（１．ＰｏｗｅｒｔｒａｉｎＲ＆ＤＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＣｈａｎｇａｎＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２０，Ｃｈｉｎａ；
ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｃｏｍｐａｉｓｒｏｎｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｅｎｇｉｎｅｂｌｏｃｋｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｓｅｗｉｔｈｂａｌａｎｃｅｒｓｈｆｔａａｎｄｔｈｅｃａｓｅ
２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＶｅｈｉｃｌｅＮＶＨａｎｄＳａｆｅｔｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２０，Ｃｈｉｎａ；
的减振效果及对车内噪声的改善情况。分析结果表明采用双平衡轴系统有助于提升发动机ＮＶＨ性能、改善车内噪声
水平。
关键词：双平衡轴；惯性力；振动响应；传递路径；噪声
中图分类号：ＴＨ１１３文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉＶＳ．２０１４．０５．０１１