直列四缸发动机平衡轴及结构分析

所有运动的零件都应该是平衡的。不平衡的旋转零件工作时就像洗衣机里的衣服全部在缸桶的一边一样，其结果是引起振动和使零件磨损。在直列四缸发动机内，1号和4号气缸、2号和3号气缸的曲轴转角相隔180°。因此，前两个气缸的活塞和连杆的惯性力与后两个气缸的惯性力几乎互相抵消。但是，由于活塞达到其最高速度时的位置位于从行程中心指向上止点处，即位于上半行程中，如图3-52所示。这样，活塞在上止点换向时的减速度比在下止点时的大，因此活塞产生的向上的惯性力大于向下的惯性力。曲轴每转一圈产生两次不平衡的二次惯性力，如图3-53所示。

图3-52 活塞的最高速度位置位于上半行程

直列四缸发动机的二次振动可以通过两根具有配重的平衡轴来消除，如图3-54所示。两个平衡轴以曲轴转速的两倍旋转并产生反方向的惯性力以抵消不平衡的二次惯性力。此外，平衡轴实际上由反方向旋转的两个轴组成，以抵消平衡轴自身产生的惯性力。

图3-55为丰田汉兰达1AR-FE发动机的平衡轴结构图。曲轴直接驱动1号平衡轴。从动侧采用树脂齿轮以抑制噪声和减轻重量。

具有平衡轴的发动机转动非常平稳，但平衡轴的正时必须绝对准确。在安装平衡轴时，必须保证其安装正时。

图3-56为奥迪A3 Sportback上采用的2.0T FSI发动机的平衡轴机构。

它采用分体驱动链轮，驱动齿轮与不平衡质量分离有利于提高平衡等级；采用强度优化的压铸壳体，轴承直接位于铝合金壳体上。(www.xing528.com)

图3-53 直列四缸产生的惯性力

图3-54 平衡轴在各曲轴转角的质量方向

图3-55 丰田汉兰达1AR-FE发动机的平衡轴结构图