发动机平衡轴的作用在于降低发动机运行时产生的抖动,提高发动机运转的平顺性,从而提升驾驶舒适度。平衡轴与曲轴同步转动,但方向相反,以此抵消一部分抖动。
许多高级豪华车的发动机配备了平衡轴,有的甚至配备了两根,以减少发动机抖动。特别地,由于三缸发动机存在先天结构缺陷,容易产生抖动,因此通常会配备平衡轴,以减少传递到驾驶舱的抖动,提升乘坐舒适性。一般来说,发动机的汽缸数量越多,其运转就越平顺,这也是豪华车倾向于使用多缸发动机的原因之一。
平衡轴的原理在于,在发动机工作循环中,活塞运动的速度快且不均匀。当活塞到达上下止点时,速度为零;而在中间位置,速度则达到最高。这种运动模式会对活塞、活塞销和连杆产生很大的惯性力。
尽管连杆上的配重可以平衡一部分惯性力,但无法完全抵消,导致发动机产生振动。活塞每上下运动一次,发动机会产生两次振动,振动的频率与转速有关,其中一阶振动占比超过70%,是主要的振动来源。
平衡轴技术在摩托车发动机中也很常见,有双平衡轴和单平衡轴两种类型。双平衡轴通过链传动带动两根轴转动,一根与发动机转速相同,消除一阶振动,另一根转速是其两倍。
消除二阶振动,从而达到理想减振效果,但结构复杂、成本高、占用空间多,通常用于大排量摩托车。单平衡轴通过齿轮传动,平衡一阶振动,结构简单、占用空间小,在单缸和小排量发动机中应用广泛。
此外,使用平衡轴时还需注意一些问题,例如,单缸柴油机维修时要注意消除平衡轴断裂的原因,如轴承松旷、装配错误、齿轮啮合不良等。