År 1990 fann sig ett nystartat märke från den japanska biltillverkaren Toyota Motor Co. ivriga att göra intryck bland köpare som likställde ultimat lyx med europeiska märken. Uppkomlingen, Lexus, sände en reklamfilm där en pyramid av 15 champagneflöjter balanserade på huven på en Lexus LS 400. Med bilen på ett löpband igång motsvarande mer än 140 miles per timme (225,3 kilometer i timmen), motor glasögonen förblev orörliga på motorhuven - förmodligen ett bevis på den nya lyxtillverkarens precisionsdetaljer och den silkeslena mjukheten hos dess bilar [källa:Dawson].
Det bevisades förresten att jippoet i reklamfilmen verkligen var autentiskt. Men bevisade själva jippoet något?
Om den snabba ökningen av Lexus varumärkeskännedom var någon indikator visade det att premiumbilsköpare lade stor vikt vid kvalitetsmätningar som motorvibrationer. Specifikt, ju mindre av det, desto bättre:Som alla som har uthärdat racketen i en econobox vet, kan motorvibrationer som når kabinen allvarligt försämra körkvaliteten.
Motorvibrationer är bara en av flera kvalitetsfaktorer som bilingenjörer kallar buller, vibrationer och hårdhet, eller helt enkelt NVH. Det är viktigt att fokusera på eftersom NVH till stor del bestämmer vad konsumenterna tycker och tycker om ett fordon; i sin tur påverkar det hur mycket de är villiga att betala för det och om de ens är villiga att köpa det överhuvudtaget.
Av alla anledningar till att ett fordon kan skaka och skramla medan det rullar, förtjänar motorvibrationer särskild granskning eftersom det kan ha en inverkan på:
Så låt oss ta en titt på fem innovationer från dåtid, nutid och framtid som kan minska motorvibrationer, öka komforten och ge en bättre total körupplevelse.
InnehållPå sätt och vis är motorfästen den första försvarslinjen för att förhindra att motorskakningar sprider sig i hela fordonet.
Först bör vi nog prata om varför motorer producerar vibrationer i första hand. Kom ihåg att förbränningsprocessen är en serie explosioner. De är fint kontrollerade och koreograferade, men de är kraftfulla explosioner ändå. För det andra är förbränningsmotorer en samling av pumpande, snurrande och roterande delar. De delarna har massa och när de sätts i rörelse reagerar de mot motorblocket med lika stor och motsatt kraft. Dessa reaktioner, multiplicerade med tusentals per minut inuti en typisk motor, visar sig som vibrationer.
Så en viss mängd motorvibrationer är helt naturligt – det är bara det att vi inte vill känna det inne i kupén. Motorfästen är vanligtvis metallflänsar på motorn och längs väggarna i motorrummet. De är fodrade med tjocka genomföringar eller block gjorda av polyuretan eller gummi för att absorbera en del av vibrationsenergin från motorn när den är igång.
Om du börjar märka överdrivna vibrationer från motorn där det inte fanns någon tidigare (och du vet att det inte är något annat, som en feljusterad fjädring), är ett bra ställe att kontrollera motorfästena. Slitna motorfästen kan vara uppenbara - ofta kommer gummit eller annat absorberande material att vara sprucket, slitet eller synligt slitet. Ibland kan man inte se bara genom en visuell inspektion, eftersom gummit kan ha kollapsat invändigt. Om du inte är säker, kontakta en kvalificerad tekniker [källa:Denby].
Förutom motorfästena är det en bra idé att kontrollera växellådan fästen också -- de tjänar samma syfte, att isolera resten av fordonet från kraftiga skakningar orsakade av transmissionen.
När du kallar en person för "stel" anses det i allmänhet inte vara en komplimang. Men när den appliceras på fordon är styvhet en bra sak.
När det gäller att hålla motorvibrationerna i schack lönar det sig att börja med en solid grund. Och med det menar vi ramen -- skelettet, om du så vill, av vilket vägfordon som helst. En solid byggd, strukturellt styv ram står emot böjning, böjning och överföring av irriterande vibrationer.
Tillägget av tvärbalkar – även kallade stabilisatorstänger – är en vanlig praxis för att minska bilkarossens böjning och göra ett fordon styvare totalt sett.
Piper, skrammel och surrande kommer ofta från en löst monterad ram och förvärras av stora toleranser på en bils totala konstruktion. I bilbranschen kallas detta ibland för "passning och finish". Det är en bred term som i huvudsak betyder "Hur mycket uppmärksamhet åt kvalitet och precision ägnade byggarna vid monteringen av detta fordon?"
En dålig passform och finish, tillsammans med en löst svetsad och böjlig ram, kan göra att alla befintliga motorvibrationer låter och känns värre.
Ibland, för att jaga och eliminera motorvibrationer måste du gå direkt till källan. Vår nästa motorvibrationsfighter kommer säkerligen att väcka ett visst erkännande bland erfarna skiftnyckelvändare.
Motorvibrationens anatomiNVH finns vanligtvis i två varianter:luftburet, som du uppfattar genom dina öron; och strukturell, som du mest känner -- genom fordonets säte, ratt och golvplåt.Luftburna störningar är i allmänhet högre frekvensljud i intervallet 300 Hz och över. Ingenjörer motverkar dem antingen genom att eliminera dem vid källan eller dämpa dem med ljuddämpande material (insatt i dörrar och kaviteter).Strukturella störningar ske vid så låga frekvenser att de känns (som vibrationer) mer än hörs. Bilingenjörer måste noggrant mäta och försöka mildra obehagliga känslor för förare, eftersom vibrationsenergi överförs till bilisters händer, fötter och till och med sätena i deras byxor![källa:Duncan, Su och Wolf]
Feltändning är ännu en bov bakom motorvibrationer. Moderna tändnings- och bränsleinsprutningssystem, som inkluderar bättre tändstift och intelligenta motorstyrningsdatorer, är mycket mer tillförlitliga än de distributörsbaserade systemen från förr.
Som sagt, feltändning kan (och gör) fortfarande hända på nyare fordon. Under en feltändning misslyckas ett eller flera tändstift att tända och tänder en bränslepuls när de är programmerade att göra det. Att misslyckande att elda i en eller flera förbränningskammare orsakar en hicka i kolvarnas rytm och som ett resultat av vevaxeln som de är fästa vid. Resultatet:vibrationer, ryckningar och till och med motorstopp. Nu till den innovativa delen:om du inte kan skilja de spastiska vibrationerna från en sjuk motor från en bara gammal och snäll motor, har dagens teknik dig täckt. Det är nästan säkert att en feltändande eller icke-tändande cylinder-tändstiftskombination kommer att utlösa en "check engine"-lampa på vilken modern bil som helst. Därifrån kan du använda en diagnostisk läsare som är lätt att hitta och köpa för att avgöra vad som är fel, eller ta fordonet till din lokala serviceverkstad för att få en tekniker att ta en titt.
I grunden handlar oönskade motorvibrationer om brist på harmoni. Som vi redan har noterat är förbränning en ganska våldsam process till att börja med. Vår nästa innovation är en banbrytande mans försök att föra in lite harmoni i ekvationen.
Om du någonsin har sett en bilvevaxel på nära håll och personligen vet du att det är en stor, tung och extremt tuff utrustning. Det måste den vara, för att kunna motstå de dunkningar den tar från de tusentals explosiva kolvslag den får per minut.
Tuff som den är, är en vevaxel benägen att vrida sig och böjas som reaktion på smutsningen den tar från kolvarna och vevstakar ovanför den. Den kan också överföra oönskade vibrationer genom motorn och resten av fordonet. Vidare, vid ett visst varvtal, kan vevaxeln nå ett tillstånd som kallas resonans, där den vibrerar med en frekvens som kan orsaka katastrofala misslyckanden (tänk på tv-reklamen du har sett där en resonanssångare eller högt ljud används för att splittras ett olyckligt vinglas).
År 1911 uppfann bilgeniet Frederick Lanchester en anordning för att skruvas fast i änden av snurrande vevaxlar för att eliminera eller åtminstone minska dessa problem. Den harmoniska balanseringsanordningen (som går under namn inklusive vibrationsdämpare/dämpare eller vevaxelremskiva) föddes. Denna balanserare dämpar de skjuvkrafter, vridkrafter som tillförs vevaxeln genom att trycka på kolvarna. För att absorbera den enorma energin från vevaxeln har balanseraren en sektion som kan vara gjord av gummi eller fylld med en energiavledande vätska [källa:Hillier].
Hittills har vi tittat på många sätt att passivt förhindra, eller åtminstone dämpa, dessa irriterande motorvibrationer. Men vår senaste antivibrationsinnovation går faktiskt till attack för att hålla de dåliga vibbarna borta.
Rakning i vikt och riskera skakningarHarmoniska balanserare är av nödvändighet tunga för att motverka den avsevärda roterande massan hos en vevaxel. Men i den högpresterande världen av bilanpassning, tär vikt på hästkrafter. Som ett resultat av detta ersätter många hastighetsentusiaster de harmoniska balanserarna på sina bilar med lättare eftermarknadsversioner eller tar bort enheterna helt för att gå lite snabbare. Avvägningen:de får en hårdare, skakigare åktur och förkortar potentiellt livslängden på sin bils motor.
Om du någonsin har bläddrat i en katalog för en av dessa dyra prylbutiker, är chansen stor att du har stött på en spridning av reklam med brusreducerande hörlurar. Om så är fallet kanske du kommer ihåg att de fungerar genom att upptäcka stötande ljud med en mikrofon, duplicera ljudet på nästan alla sätt och föra tillbaka det i dina öron. Den enda skillnaden:det duplicerade ljudet skiftas avsiktligt 180 grader ur fas från det ursprungliga bruset.
Medan duellljuden har samma frekvens och amplitud, får fasförskjutningen dem att ta bort varandra. För dig, lyssnaren, återges det ursprungliga bruset till en knappt hörbar viskning av sitt forna jag, så att du kan njuta av din musik, eller om du föredrar, ljuv tystnad.
Det är ungefär så aktiv vibrationskontroll, som kan användas i bilar, också fungerar. I ett system, från ett företag som heter Trelleborg Automotive, lyssnar en mikrofon monterad i bilen efter vibrationer inom ett förutbestämt frekvensområde. I likhet med hörlursexemplet svarar systemet med en lika men motsatt motvibration. Ett elektromagnetiskt manöverdon, kallat "shaker", överför motvibrationerna vid utvalda monteringspunkter, till exempel ratten eller fotbrunnen på golvpannan.
Naturligtvis är en möjlig nackdel med ett sådant system att det kan fungera för bra och dölja några av symptomen på en verkligt sjuk bil. Men, som tidigare nämnts, är chansen stor att du får någon annan typ av varning, till exempel en kontrollampa, för att signalera legitima problem.
Som du just läste kan motorvibrationer kännas i sittbrunnen av många anledningar. Lyckligtvis för oss erbjuder de föregående innovationerna effektiva sätt att bekämpa oönskade motorslamrande, rasslande och mullrar.
Ursprungligen publicerad:20 juli 2012
