汽車發(fā)動機減振和變速器先進(jìn)技術(shù)簡介

1、1.發(fā)動機系統(tǒng)的振動成因、關(guān)鍵作用力2.汽車業(yè)技術(shù)介紹雙質(zhì)量飛輪 DMF3.汽車業(yè)技術(shù)介紹變速器相關(guān)2015.4.23成因、關(guān)鍵作用力前置基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)前置基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)：力使物體繞某點轉(zhuǎn)動的力學(xué)效應(yīng)，稱為力對該點之矩。力的大小F與力臂長度d的乘積冠以適當(dāng)?shù)恼?fù)號，以符號Mo(F)表示，記為：Mo(F)Fd* *矩矩= =力力長度長度* *力力= =質(zhì)量質(zhì)量加速度（位移的二階導(dǎo)數(shù)）加速度（位移的二階導(dǎo)數(shù)）驅(qū)動曲軸轉(zhuǎn)動的源泉可以歸結(jié)于曲柄銷中心B點處的一個總力矩Mo，那么Mo怎么來的？Mo=“沿著連桿軸向的總力Pt”“曲軸中心與Pt作用線的距離h”* *Mo=Mo=PtPth h那么Pt是怎么來的？

2、Pt的來源可以歸結(jié)于活塞的Pg和PjPg是活塞頂面上氣體的爆發(fā)壓力Pj是活塞本身運動帶來的慣性力顯然，根據(jù)余弦定理* *PtPt=(=(Pg+PjPg+Pj)/)/coscos那么Pg和Pj如何計算？見下頁coscosxOCOAOBAB1coscos(coscos)rlr2(1)(coscos2 )44xlr2(1)(coscos2)44lrtt/r l為曲柄半徑與連桿長度之比。p pg g是活塞頂面受到的單位爆發(fā)壓力（壓強），通過單缸試驗實測得到氣體爆發(fā)壓力=單位壓力（壓強）活塞頂面的面積活塞往復(fù)慣性力=活塞質(zhì)量活塞加速度顯然曲柄銷中心點B在圓周上不同位置時，h和Pt也是不同的，因而Mo是周

3、期性大小變化的，可以表示為關(guān)于曲柄轉(zhuǎn)角的周期性函數(shù)，這一周期性變化的轉(zhuǎn)矩激起了曲軸的扭振。顯然活塞作往復(fù)運動時，連桿總是從側(cè)面以一定角度推動活塞的，因而活塞總是對缸體有一個側(cè)向壓力Pn：Pn=（Pg+Pj）/tan綜上，總結(jié)如下：發(fā)動機工作中，主要存在4種類型的力，它們是發(fā)動機能夠工作和輸出扭矩的源泉，也是發(fā)動機產(chǎn)生各種振動的根源：氣體壓力氣體壓力PgPg、往復(fù)慣性力、往復(fù)慣性力PjPj、活塞對缸壁的壓力、活塞對缸壁的壓力PnPn、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性離心力、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性離心力FiFi（1）氣體壓力Pg、往復(fù)慣性力Pj、活塞對缸壁的壓力Pn、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性離心力Fi，這四者的橫向分量共同使發(fā)動機產(chǎn)

4、生了水平方向的振動。（2）往復(fù)慣性力Pj、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性離心力Fi，這兩者的豎直分量共同使發(fā)動機產(chǎn)生了豎直方向的振動。（3 3）氣體）氣體壓力壓力PgPg、往復(fù)慣性力往復(fù)慣性力PjPj形成的周期性變化力矩形成的周期性變化力矩MoMo導(dǎo)致了曲軸的扭振，導(dǎo)致了曲軸的扭振，PgPg和和PjPj都是關(guān)于曲軸轉(zhuǎn)角的周期函數(shù)。都是關(guān)于曲軸轉(zhuǎn)角的周期函數(shù)。發(fā)動機（往復(fù)式內(nèi)燃機）的本質(zhì)？通過曲柄連桿機構(gòu)，把往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)化成連續(xù)的回轉(zhuǎn)運動。顯然，推力作用點是偏心的，推力與圓心（軸心）形成力矩從而推動曲軸連續(xù)回轉(zhuǎn)運動（如果推力不偏心，其作用方向通過圓心則力矩為零，曲軸不會轉(zhuǎn)動），這種由直線運動轉(zhuǎn)化來的間接回轉(zhuǎn)運

5、動決定了內(nèi)燃機工作過程中必然存在周期性的振動。氣體爆發(fā)壓力氣體爆發(fā)壓力PgPg活塞往復(fù)慣性力活塞往復(fù)慣性力PjPj活塞對缸體側(cè)向壓力活塞對缸體側(cè)向壓力PnPn旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力FiFi常見變速器技術(shù)介紹雙質(zhì)量飛輪（DMF）雙質(zhì)量飛輪，就是將原來的一個飛輪分成兩個部分，一部分保留在原來發(fā)動機一側(cè)的位置上，起到原來飛輪的作用，用于起動和傳遞發(fā)動機的轉(zhuǎn)動扭矩，這一部分稱為初級質(zhì)量。另一部分則放置在傳動系變速器一側(cè)，用于提高變速器的轉(zhuǎn)動慣量，這一部分稱為次級質(zhì)量。兩部分飛輪之間有一個環(huán)型的油腔，在腔內(nèi)裝有彈簧減振器，由彈簧減振器將兩部分飛輪連接為一個整體。次級質(zhì)量能在不增加飛輪的慣性矩的前提

6、下提高傳動系的慣性矩，令共振轉(zhuǎn)速下降到怠速轉(zhuǎn)速以下。離合器變速器飛輪曲軸TVD1-離合器 2-變速器 3-萬向節(jié) 4-驅(qū)動橋 （減速器和差速器）初級飛輪質(zhì)量和殼體與曲軸固聯(lián)，次級飛輪質(zhì)量套在殼體軸套上可以與初級飛輪質(zhì)量形成相對轉(zhuǎn)動（相對轉(zhuǎn)角可達(dá)40），初級飛輪質(zhì)量和次級飛輪質(zhì)量之間通過彈簧扭振減振器連接，離合器與次級飛輪質(zhì)量通過摩擦片接合。DMF的作用是：降低“發(fā)動機-傳動系”系統(tǒng)的扭振，實際是將發(fā)動機傳出的振動進(jìn)一步衰減，使從離合器開始的傳動系統(tǒng)的扭振大幅降低，DMF并不是減輕發(fā)動機本身的振動。DMF相當(dāng)于連接動力系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的一座橋梁。所以，DMF不能代替TVD，因為二者的作用對象、目的

7、是不同的。由次級飛輪質(zhì)量與離合器的摩擦片來完成離合動作，這樣就可以衰減發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)振動，減輕變速器的負(fù)荷。 雙質(zhì)量飛輪的次級質(zhì)量與變速器的分離和結(jié)合是由一個不帶減振器的剛性離合器盤來完成的，由于離合器沒有了減振器，質(zhì)量明顯減小。下圖是雙質(zhì)量飛輪的減振效果和離合器從動盤減振器的減振效果對比。所以DMF是汽車NVH領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)之一。如要加裝DMF，整個發(fā)動機系統(tǒng)的動力、振動相關(guān)參數(shù)都要重新設(shè)計計算，無法沿用或改裝，所以工作量很大，對技術(shù)要求很高，目前國內(nèi)還無法獨立設(shè)計，多是直接引進(jìn)國外的發(fā)動機。雙離合（DCT）全稱是雙離合變速器（Dual Clutch Transmission），是四類自動變

8、速器的一種，也是最先進(jìn)的自動變速器之一，他的另一個名字就是所謂的DSG（Direct Shift Gearbox，“直接換擋變速器”，這是大眾的命名）自動變速器【全自動，半無級】液力自動變速器（ATAT） Automatic Transmission【全自動，全無級】機械無級變速器（CVTCVT） Continuously Variable Transmission【全自動，有級】雙離合變速器（DCTDCT） Dual Clutch Transmission【半自動，有級】電控機械變速器（AMTAMT） Automated Manual Transmission機械雙離合變速器Dual Clu

9、tch Transmission2個離合器，兩根軸，1#離合器連接奇數(shù)檔位，2#離合器連接偶數(shù)檔位，以某一個檔位工作時，其實它的下一檔位齒輪已經(jīng)嚙合，只是另一個離合器還處于分離狀態(tài)，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到換擋意圖時（油門、剎車），電腦自動控制現(xiàn)在的離合器分離，同時下一檔位的離合器接合，兩者同時進(jìn)行，從而達(dá)到換擋平滑，動力無間斷。比如，1檔工作時，1#離合器處于接合狀態(tài)，通過1檔齒輪傳動；此時2檔的齒輪其實也是嚙合的，但2#離合器處于分離狀態(tài)，所以對傳動沒有影響；控制系統(tǒng)檢測到油門繼續(xù)加大，會自動開始換擋，此時1#離合器分離，同時2#離合器接合，此時一個換擋動作完成，時間短至0.8s，動力沒有間斷。機

10、械無級變速器Continuously Variable TransmissionCVT可以實現(xiàn)真正的無級變速，它類似自行車鏈條傳動，只不過CVT的前后兩個“鏈輪”的輪徑是可以在一定范圍內(nèi)逐漸連續(xù)變化的，理論上可以說是有無限個檔位。從圖上可以理解，CVT的傳動輪每一個都分為左右兩片錐輪，兩錐輪在軸向可以靠近和遠(yuǎn)離，兩片之間形成了可變寬度的輪槽。比如主動輪（發(fā)動機側(cè)）的兩片錐輪靠近時，輪槽變窄，輪徑變大；從動輪的兩片錐輪會遠(yuǎn)離，輪槽變寬，輪徑變小，即低檔變向高檔。其它反之。液力自動變速器Automatic TransmissionAT的原理與其它自動變速器完全不同，它通過液力方式傳輸動力。關(guān)鍵部件

11、是液力變矩器（FTC, Fluid Torque Converter），其它變速器沒有這個部件。液力變矩器不同于液力耦合器的主要特征是它具有固定的導(dǎo)輪。導(dǎo)輪對液體的導(dǎo)流作用使液力變矩器的輸出扭矩可高于或低于輸入扭矩，因而稱為變矩器。但AT的缺點也多，一是對速度變化反應(yīng)較慢；二是液力傳動阻力較大，反應(yīng)慢比較費油，傳動效率低，變矩范圍也有限；三是機構(gòu)復(fù)雜，修理困難。在液力變扭器內(nèi)高速循環(huán)流動的液壓油會產(chǎn)生高溫，所以要用指定的耐高溫液壓油?？傊?，外負(fù)荷，車速，渦輪轉(zhuǎn)速，輸出扭矩；外負(fù)荷，車速，渦輪轉(zhuǎn)速，輸出扭矩。這種不需控制,自動隨外界負(fù)荷變化而改變輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的性能稱為變矩器的自適應(yīng)性。電控機械變速器Automated Manual TransmissionAMT（Auto