汽车发动机停车振动现象分析与解决方案

　　汽车发动机及与其刚性连接的离合器、变速器等组成的动力总成系统,是汽车车体中最大的集中质量,其在各种工况下产生的振动是引起汽车振动的主要原因之一。据调查,汽车发动机在正常熄火停车过程中出现剧烈振动,其振动幅度往往达到怠速状态下的4~7倍,已经是一种不可忽视的普遍存在现象,严重影响到汽车驾乘的舒适性,该现象在轻量化的柴油机轿车上表现得尤为严重。采用适当的方法来解决上述问题,不仅可以提高汽车驾乘的舒适性,而且可以拓展我国轿车轻量化和柴油化的发展前景。

　　1　汽车发动机停车振动现象的分析

　　根据共振理论,一切物体都有其自身的固有频率(带),当外界的激励源频率与之接近甚至相等时,物体便在外界激励源的作用下产生共振。研究表明,激励源频率和物体的固有频率(带)重叠时间的长短是影响共振程度的主要因素:重叠时间越长,共振程度就越剧烈;相反,若重叠时间短,则共振程度就相对缓和。

　　据测定,汽车发动机的固有频率一般在8~20 Hz范围内,这是一个相对较低的频率带,而发动机正常工作时的转速通常在每分钟三、四千转,折合成频率为60 Hz左右,不会引起发动机的共振现象。但在发动机起动和停机这两个过程中,其转动频率不可避免地穿越自身的固有频率带,必然引起发动机的共振。研究表明,发动机起动和停机两个过程中的共振程度也有较大的差别。在发动机起动过程中,由于汽缸内燃料燃烧提供的能量补充,发动机的转速是不断提高的,其转动频率穿越自身的固有频率带的时间因此较短,所以这一过程的共振程度相对较轻;但在发动机的停机过程中,由于汽缸内的燃料已经停止供应燃烧,发动机的转速是在各种阻力的作用下不断降低的,曲轴等各回转质量体的回转惯性能量使其转动频率穿越发动机自身的固有频率带的时间相对较长,所以这一过程的共振程度相对严重。

　　2　抑振装置的设计

　　2.1　抑振装置的设计原理

　　根据上述对汽车发动机停车振动现象的分析可知,传统的发动机悬置隔振减振方法虽然可以极大限度地降低汽车发动机在各种工况下的振动,但对发动机在停车过程中出现的共振现象却无能为力。为此,从抑制回转机械停车共振的措施出发,可以利用汽车发动机汽缸的典型结构,开发一种隔断汽车发动机进气的电磁阀,由定时控制器控制该阀门动作的时间。当汽车发动机断油停车时,该阀门同时切断发动机进气管中的进气流,从而在发动机排气门处于关闭状态、汽缸活塞由上止点向下止点运动时,在发动机汽缸内部产生一定的负压,阻碍活塞的下行,耗减回转体的惯性能量,使发动机系统能够快速通过其共振频率带,使其得以迅速地熄火停车,有效地降低汽车发动机在停车时的振动。图1为抑振装置原理图。