1国外研究现状分析

在柴油机的整机平衡分析方面，国外在上个世纪就已进行相关的研究。上个世纪90年代，日本学者大久保稔等提出了“现场平衡”(Fieldbalancing)的概念。该概念的核心思想是在柴油机装置的“现场”，对柴油机进行实际振动测量和平衡分析，根据其现场表现出的振动状况，针对其采取具体的平衡处置措施，从而达到现场平衡的目的，该思想为电脑主动平衡技术奠定了理论基础。2001年，JosephL。Stout针对发动机机体的NVH特性，对发动机激励力的分解方法进行了研究，并针对V型发动机，分析了V型发动机的平衡情况和其对机体NVH特性的影响。同年，J。vanHerbruggen等人运用反演技术(inversetechnique)对柴油机内部激励进行了识别，并提出将识别到的内部激励力与结构传递信息或振动噪声传递信息相结合可以更好地进行振动传递优化。AsinYilmaz和GunayAnlas应用ADAMS软件重点研究了直列六缸发动机的平衡重布局，分析过程中，在考虑尽可能抵消柴油机不平衡惯性力的前提下，还针对平衡重的布局对主轴承载荷和曲轴弯曲应力的影响进行了研究。他们建立了曲轴的rigid、beam和3Dsolid模型，并对比了这三种模型的主轴颈、曲轴的受力情况，得出结论：平衡率越大，最大轴承力也随之增加；相反，平均轴承力随着平衡率的增加而减小。他们还提出，应[6]该在进行发动机平衡重设的时候考虑最大轴承载荷和平均轴承载荷在柴油机内部激励力平衡方面，国外的研究起步较早。在1911年兰契斯特博士就发明了二次惯性力双轴平衡技术并取得了专利，通称为兰氏平衡机构。该平衡机构的特点是在双平衡轴上安装平衡重，双轴转速相同但方向相反，使得平衡重在水平方向的离心力相互抵消，在垂直方向的离心力合成并抵消二阶往复惯性力。因为在平衡往复惯性力方面兰氏平衡机构表现出了优越的性能，此后针对柴油机的平衡问题一直采用该机构，后来的许多学者也对此进行了大量的研究。由于传统技术将缸和平衡轴设计为一个整体，导致拆装不便，为了解决让平衡轴更加独立的问题，学者们研究出了用螺栓固定平衡轴的方法。20世纪70年代之后，专家将兰氏平衡机构进行了改进，研制出一种新的机构，其特点是将左右两根平衡轴进行不等高布置，位置高的平衡轴采用与曲轴同向的旋向，两根平衡轴之间的高度差约为连杆长度的0。7-1。0倍，这类结构不仅能平衡二阶往复惯性力，还能同时平衡二阶往复惯性力矩。1997年，德国福特汽车股份公司在其2。OL一DOHC发动机的基础上，研究开发了直列四缸2。3L一DOHC发动机，该发动机采用安装了双轴平衡机构，相比未安装平衡轴的2。OL一DOHC发动机，噪声水平下降了60%，振动烈度下降了70%，平衡性能得到较大提升。1998年Park等人针对四缸柴油机平衡二阶激振力的平衡轴的设计准则进行了研究，并探讨了通过改变变速箱的结构特性来减轻柴油机支座处振动的方法。2006年，现代公司在他们的索纳塔轿车所采用的直列四缸发动机中采用将油泵与平衡轴相结合的理念，设计出了平衡轴油泵[10]模型，不仅降低了成本，更表现出良好的NVH性，提高了润滑系统的性能除此之外，错拐曲轴平衡也是V型柴油机平常采用的一种平衡措施。由于V型柴油机缸数、缸排夹角、系列化要求等条件的限制，不易做到均匀发火，致使柴油机动力输出转矩波动较大，引起柴油机的振动和噪声。错拐曲轴的具体方法是将曲轴连杆轴颈错开固定的角度，该角度与柴油机V型夹角的和为均匀发火角度。采用错拐平衡技术可以在实现均匀发火的同时不改变柴油机的其他结构，使惯性力达到自平衡。84572