摘要：内燃机工况会导致气缸敲击振动，不但会降低工作效率，同时会严重磨损内燃气零部件，甚至会出现比较大的噪音污染问题。伴随着现代化技术的发展，降低内燃机振动成为重要的研究内容，需要专业性人员参加其中，找到科学的解决措施，还可以对内燃机的创新设计。基于此，本文主要探讨了内燃机工况和气缸敲击振动的关系。
关键词：内燃机；气缸；敲击振动；转速；功率
引言
内燃机振动噪音主要是由于重要激励源引起活塞敲击力，伴随着内燃机振动和噪音预测技术的深入发展，针对一些高频振动和噪声预测成为主要研究内容，根据相关理论知识，通过统计能量分析构建合理的模型，为了获得敲击信息可以通过计算活塞敲击力完成。内燃机和噪声法规的逐步完善成为高频振动和噪声预测的有力工具。
1内燃机工况分析
因为材料特质的类型不同，内燃机也出现了很多的类型。文中并不是阐述这些基础性的理论知识。引擎的振声指标作为引擎性能指数之一，在行业内被成为产品的重要指标。通常车主所说的声线是否饱满，振声指标的一个重要特性就是发动机震动。这个特性通常表现为引擎设计的工况以及设计缺陷问题，同时也是对振声测试的评估标准。
内燃机在正常运转的时候，会存在很多的工况，最具代表性的工况就是典型工况，内燃气运行过程中不可能处于一个比较稳定的工况状态下，在具体运行过程中，内燃气运行工况变化并没有固定的规律性，存在很大的不稳定性，依据内燃气的具体情况，通常分为三种比较典型的工况：第一，在内燃气转速不变的时候，功率会出现明显改变，例如：在日常发电过程中会使用到内燃气，为了确保内燃机的稳定运行，需要将内燃机转速确定在固定的数值内，其功率会随着内燃机的负荷变化出现改变。通常会出现直线上升的趋势，逐渐上升到最大值，然而功率变化并没有规律性，当内燃气转速稳定的情况下，其功率输出就相对比较稳定。第二，转速和功率关系处于数学书中的三次幂函数关系，这种内燃机通常会应用到轮船上，内燃气需要使用螺旋桨带动起来，内燃机的转速和功率处于比较稳定的状态下。第三，内燃机转速变化比较大，功率变化很不温蒂，就像汽车在行驶的时候遇到阻力，转速没有变化的情况下，内燃机就会出现符合，转速连续变化的情况下，车速就会从最低达到最高[1]。
内燃机是判断引擎性能的重要指标，然而引擎出现振动噪声是内燃机行业判断产品质量的重要指标。发动机振动是振动指标的明显特征。依据这个特性可以科学判断出发动机引擎的工况和设计缺陷问题。内燃机的振动主要有整体振动、结构振动、轴系扭振等，整体整栋直接体现出发动机存在的质量问题，不但影响其使用寿命，同时会降低运行效率，严重的会带来噪音污染问题，影响到人们的正常生活[2]。
2 内燃机工况与敲击振动的关系
内燃机在做功过程中要经过吸气、压缩、燃爆、排气四个环节。这个过程中燃爆主要是活塞被动受力，不管是三缸机还是四缸机、六缸机、十缸机，都是不可缺少的环境。这个过程中有三振动要素：
一是曲轴和活塞连接杆件的反复惯性力；
二是曲轴平衡重在圆周循环过程中由于平衡比较差出现离心惯性力；
三是气缸压力由于压缩不同出现振动情况[3]。
三缸机振动要大于四缸机，四缸机振动要大于六缸机。
（1）四缸机振动主要是由于反复惯性力和离心惯性力，简而言之，一个缸昨晚整套动作后曲轴王府两周为720度，可是，每个缸在运行过程中只有一个缸的活塞是受力做功的，所以，在往复惯性力中会有一个受力多的，导致不平衡问题出现，其次，四缸机因为均匀的将四个刚往复冲程划分为一个做功的角色，可是，会出现曲轴平衡充的夹角都成为180度。在力学方面，180度和360度都是力平衡的致命伤。
（2）燃气压力很容易引起震动。积碳振动是主要原因。引擎做功的时候处于进气动态。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然而，生产厂家会应用变气技术，导致缸体进气过程中会存在明显的压差，不同的空燃比和不同的压缩比很容易出现能量释放的情况，这也是产生振动的原因之一[4]。
3 内燃机工况对气缸敲击振动的影响
内燃机在日常运行的时候，会经过动作吸气、压缩、燃爆、排气这四个动作，最重要的就是燃爆动作。在燃爆做功过程中受到很多活塞被动受力，多少缸的内燃机都会经过燃爆做功受力，同时会存对应的振动现象，缸数越少的情况下，其振动就会越明显。主要有以下三种状况：活塞连接杆和曲轴反复运转出现惯性力；曲轴平衡中心在圆周循环过程中由于其存在的平衡差，产生离心惯性力；不同的气缸压力由于压缩的差异，出现振动情况。
3.1 离心惯性力和上下反复惯性力产生的振动
离心惯性力和反复惯性力出现振动主要体现在四缸机中，一个缸做完整套曲轴往复动作，角度是720度，为两周。通常情况下，每个缸在运行过程中，只有一个缸的活塞处于受力做功状态下，通过往复运动出现惯性，这种情况下就会出现一个缸受力比较多，导致各个缸受力不均匀。四缸机运行过程中需要将受力平均分配到各个缸上，从而产生一个力，构成的曲轴平衡重心是180度的夹角，将全部的力集中于一条线上，从而形成比较严重的振动情况[5]。
3.2 燃气压力差导致的振动
燃气内燃机的抖动主要是由于长时间积累比较多的碳，引擎在运行过程中处于动态模式下，全面的燃气厂家在添加气的过程中通常会应用到变气技术，很容易出现缸体内部进气过程中产生比较大的气压差，不同的空气混合氧气以及压缩比例在能力释放的过程中就会出现振动现象，这也是出现振动的重要原因之一。
3.3 轴系扭转产生的振动
内燃机轴系在日常运转过程中带动转矩，当由于受到不同转矩而导致不同角度位移现象出现，轴系扭动振动主要是由于转矩突然受到干扰的情况下出现卸载或者加载，轴系保持原有扭转振动频率，这种情况下很容易出现扭动振动。同时也是内燃机出现振动的主要原因之一。曲轴日常运行过程中很容易受到切向和方向作用力影响，导致轴系出现弯曲振动或者扭转振动。因为内燃机特殊的结构和设计标准，弯曲刚度是非常大的，很容易导致弯曲振动频率比较高。内燃机在日常运行的情况下，转速在正常数值内不会出现弯曲振动的情况，可是，会导致配套的轴系出现振动，其他部件也会存在不同振动。扭转振动主要是由于曲轴太长，扭转刚度比较小，通过和曲轴轴系转动的时候产生比较大的转动惯性力，这种情况下曲轴的扭转振动频率就会明显降低，当内燃机处于正常转速状态下，如果上述问题没有得到及时处理，很容易产生噪声或者零件损坏等问题，甚至会出现曲轴断裂现象[6]。
结束语
当前，内燃机通常是活塞往复式的四冲程发动机和二冲程发动机，根据燃料的具体类型，将内燃机划分为汽油机、柴油机、生物质内燃机、混合气内燃机等。之前的转子发动机和涡轮式发动机的兼容性比较好。动力输出稳定的往复式四冲程发动机称之为各类动力源，被广泛运用到各个领域。
参考文献：
[1]李玉娟.活塞减噪优化设计[J].现代制造技术与装备，2017（2）：8-9.
[2]任中睿，宋力喆，江志农.内燃机工况对气缸敲击振动的影响探究[J].北京化工大学学报（自然科学版），2018（1）：60-64.
[3]张云路，霍杰鹏，蒋利桥，等.微型内燃机工况下C1-C4 烷烃着火延迟数值模拟[J].新能源进展，2016（5）：399-403.
[4]李晓磊，刘建敏，乔新勇，等.柴油机活塞敲击振动影响因素研究[J].机械设计与制造，2013（5）：197-200.
[5]卢浩宇，谷丰收，王铁，等.超声振动对内燃机缸套摩擦润滑状态的影响[J].科学技术与工程，2017（34）：67-72
[6]刘明明，黄大伟.内燃机热传递和振动噪声问题研究简述[J].内燃机与配件，2018（3）：56-57.
论文作者:吴志娜,蒋晓棠
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/16
标签：内燃机论文; 工况论文; 惯性力论文; 曲轴论文; 过程中论文; 转速论文; 活塞论文; 《基层建设》2019年第27期论文;