V roce 1990 Toyota uvedla na trh značku Lexus s trikem, který je dodnes vnímán jako projev nadřazenosti. LS 400 byl na běžícím pásu a dosahoval rychlosti přes 140 mph. Na jeho kapotě byla pyramida z 15 sklenic na šampaňské. Motor nabíral otáčky. Brýle se neviklaly. To byl důkaz přesnosti. Byl to také důkaz, že luxus znamená ticho.
Tato reklamní kampaň fungovala. Kupující, kteří dříve snili o BMW nebo Mercedesu, viděli japonské auto, ze kterého jim nedrkotaly zuby. Ale prokázal tento trik skutečně technickou dokonalost? Nebo to jen ukázalo, že si lidé hluboce váží toho, jak se auto cítí?
Ukázalo se, že prémioví zákazníci měří kvalitu vibracemi. Totiž: čím méně vibrací motoru pronikne do kabiny, tím lépe. Každý řidič, který seděl v levném ekonomickém autě, zná rozdíl. Potřesení rukou. Únava. Nepohodlí.
To se týká NVH – šum, vibrace a tvrdost. Toto je metrika, která rozhoduje o tom, zda si koupíte auto nebo jen odejdete. A vibrace motoru si zaslouží zvláštní pozornost. Ovlivňuje pohodlí. Odčerpává to výdrž. Snižuje životnost tím, že způsobuje předčasné opotřebení.
Podívejme se, jak se s tím inženýři vypořádají. Začněme pěti novinkami.
Flexibilní prvky motoru
Podpěry motoru jsou první linií obrany. Zabraňují šíření otřesů po celém vozidle.
Ale nejprve, proč motory vibrují? Vnitřní spalování je série řízených výbuchů. Jsou mocní. Uvnitř jednotky mají čerpací a rotační části hmotnost. Když se pohybují, reagují na blok motoru stejnou a opačnou silou. Vynásobte tyto reakce tisíci za minutu a dostanete vibrace.
Je to přirozené. Jen to nechceme cítit.
Podpěry jsou kovové příruby připevněné k motoru a stěnám motorového prostoru. Obsahují silná pouzdra nebo bloky z polyuretanu nebo pryže. Absorbují vibrační energii. Pokud cítíte nové otřesy v kabině, zkontrolujte podpěry. Opotřebené úchyty jsou zřejmé – prasklá guma. Roztrhaný materiál. Někdy se guma rozpadne zevnitř bez vizuálních známek. Kvalifikovaný technik si toho může všimnout.
Zkontrolujte také uchycení převodovky. Stejnou práci dělají pro převodovku. Silné vibrace z převodovky také vyžadují izolaci.
Metody posilování těla
Udržet vibrace pod kontrolou začíná pevným základem. Rám. Kostra.
Pevný rám odolává ohybu. Odolává deformaci. Zabraňuje šíření dráždivých vibrací. Přidání příčníků – nazývaných také stabilizátory – pomáhá snížit ohyb těla. Díky tomu je vůz tužší.
Vrzání a chrastění jsou často způsobeny špatně sestavenými rámy. Široké konstrukční tolerance situaci zhoršují. V automobilovém průmyslu se tomu říká „fit and finish“. To je otázka: jakou pozornost stavitelé věnovali kvalitě a preciznosti?
Špatné přizpůsobení a povrchová úprava v kombinaci s ohybovým rámem zvyšuje vibrace motoru. Hluk se zdá horší. Pocity jsou ostré.
Abyste našli zdroj vibrací, někdy musíte jít k samotnému zdroji. Náš další „bojovník“ může způsobit uznání mezi zkušenými automechaniky.
Anatomie vibrací motoru
NVH se dělí na dva typy. Vzdušné a strukturální. Slyšíte poruchy vzduchu. Cítíte strukturální.
Vzdušné poruchy jsou vysokofrekvenční zvuky. Jsou v rozsahu 300 Hz a výše. Inženýři proti nim působí tak, že je eliminují u zdroje nebo je tlumí materiály pohlcujícími zvuk v dutinách dveří a karoserie.
Strukturální poruchy se vyskytují při nízkých frekvencích. Cítíte je víc, než je slyšíte. Přenášejí se přes sedadlo, volant a podlahu. Inženýři musí měřit a zmírňovat tyto nepříjemné pocity. Energie vibrací se přenáší na vaše paže, nohy a dokonce i na sedlo kalhot.
Rigidita je obvykle urážkou lidí. U aut je to pochvala.
Vynechávání zapalování zůstává hlavní příčinou vibrací motoru. Moderní systémy zapalování a vstřikování paliva, vybavené vylepšenými zapalovacími svíčkami a inteligentními řídicími počítači motoru, jsou výrazně spolehlivější než zastaralé systémy rozdělovačů.
Dochází však k chybám zapalování. Během vynechání zapalování jedna nebo více zapalovacích svíček nezapálí palivovou směs v naprogramovaný čas. Tato porucha v jedné nebo více spalovacích komorách narušuje rytmus pístů. Klikový hřídel cítí tento „kašel“. Po něm následuje vibrace. Typičtí jsou trhani. Motor se může zastavit.
Pokud nedokážete rozpoznat rozdíl mezi křečovitými vibracemi vadného motoru a obyčejným starým pomalým výkonem, může vám pomoci technologie. Špatný válec nebo vadná zapalovací svíčka téměř jistě aktivuje kontrolku motoru na každém moderním autě. Dále můžete k identifikaci problému použít levný diagnostický skener. Nebo kontaktujte místní autoservis. Specialista přesně určí příčinu poruchy.
Nežádoucí vibrace motoru jsou v podstatě nedostatkem harmonie. Vnitřní spalování je násilný proces. Naše další inovace se pokouší vnést řád do tohoto chaosu.
Role tlumiče klikového hřídele
Podívejte se zblízka na klikový hřídel auta. Je to těžké. Je odolný. Měl by být takový. Dokáže odolat tisícům explozivních zdvihů pístu za minutu.
Klikový hřídel se i přes svou odolnost pod nárazy pístů a ojnic kroutí a prohýbá. Přenáší nežádoucí vibrace do celého motoru a zbytku vozu. Při určitých otáčkách může klikový hřídel přecházet do rezonance. To je stav, kdy vibruje na frekvenci, která může způsobit katastrofické selhání. Vzpomeňte si na reklamy, kde zpěvák rozbíjí sklenku vína s vysokým zvukem. Toto je rezonance.
V roce 1911 vynalezl Frederick Lanchester řešení. Vyvinul zařízení, které je připevněno k otočnému klikovému hřídeli. Cílem bylo tyto problémy odstranit nebo omezit. Tak se zrodil tlumič klikového hřídele. Nazývá se také tlumič vibrací nebo řemenice klikového hřídele.
Tlumič tlumí smykové a torzní síly přenášené písty. K absorbování kolosální energie klikového hřídele obsahuje tlumič část vyrobenou z pryže nebo naplněnou kapalinou pro rozptýlení energie.
Podívali jsme se na pasivní metody, jak zabránit nebo tlumit vibrace motoru. Další inovace má jiný přístup. Přechází do útoku, aby se zabránilo špatným vibracím.
Redukce hmotnosti a riziko třesu
Tlumiče klikového hřídele jsou nutně těžké. Musí působit proti významné rotující hmotě klikového hřídele. Při úpravách vysoce výkonných vozů však hmotnost zabíjí výkon.
Mnoho milovníků rychlosti nahrazuje tovární tlumiče lehčími analogy od výrobců třetích stran. Někteří lidé tato zařízení zcela demontují. Cílem je jet rychleji.
Cena tohoto kompromisu je vysoká. Získáte bouřlivější jízdu. Potenciálně zkracujete životnost motoru.
Aktivní regulace vibrací
Vzpomeňte si na ta drahá sluchátka s potlačením hluku, která vidíte v každém katalogu elektroniky. Neblokují pouze zvuk; aktivně vystupují proti. Malý mikrofon zachytí brum na pozadí, vytvoří identickou zvukovou vlnu, ale fázově ji posune o 180 stupňů. Když tato obrácená vlna vstoupí do vašeho zvukovodu, zruší původní hluk. Výsledkem je buď křišťálově čistý zvuk, nebo jen absolutní ticho.
Auta používají stejný princip pro aktivní regulaci vibrací.
Není to magie. To je fyzika aplikovaná na podvozek. Trelleborg Automotive vyvinul systém, ve kterém mikrofon monitoruje specifické vibrační frekvence uvnitř kabiny. Když palubní počítač zaznamená hučení, generuje stejné, ale opačné protivibrace. Elektromagnetický aktuátor, odborně nazývaný třepačka, vysílá tyto protivlny ve strategických montážních bodech. Obvykle se jedná o volant nebo prostor pro nohy.
„Elektromagnetický akční člen, nazývaný „vibrátor“, přenáší protivibrace do vybraných montážních bodů, jako je volant nebo prostor pro nohy na podlaze vozidla.
Cíl je jednoduchý: omezit klepání, chrastění a hučení, které se do kabiny dostává od motoru.
Je aktivní regulace vibrací bezpečná?
Je třeba zvážit jednu nevýhodu. Pokud systém funguje příliš efektivně, může maskovat příznaky skutečného mechanického problému. Nepocítíte mírné chvění, které obvykle varuje před špatným ložiskem nebo vynecháváním válce.
Ale jde o to: auto není slepé. Pokud se něco pokazí, stále se na palubní desce zobrazí kontrolka motoru nebo jiné varování. Kontrola vibrací nezakryje vnitřní problémy motoru; jen vám zpříjemní jízdu.
K vibracím motoru dochází z mnoha důvodů. Naštěstí nám tyto inovace poskytují účinné způsoby, jak bojovat proti nežádoucímu hluku a vibracím.
Často kladené otázky o vibracích motoru
Jak zastavit vibrace motoru?
Jednou z metod je aktivní regulace vibrací. Systém reaguje stejnými, ale opačnými protivibracemi. Elektromagnetický aktuátor, nazývaný „vibrátor“, přenáší protivibrace do vybraných montážních bodů, jako je volant nebo prostor pro nohy na podlaze karoserie.
Je normální, že motor vibruje?
Ano, je normální, že motor během provozu vibruje. Pokud však vibrace překračují normální úroveň nebo jsou doprovázeny chrastivým zvukem, může to být příznakem poruchy motoru.
Co způsobuje vibrace motoru?
Mezi pět důvodů, proč může váš motor vibrovat, patří opotřebované zapalovací svíčky, uvolněné nebo odpojené hadice, zlomené držáky motoru, vadný systém úpravy paliva nebo vadný rozvodový řemen.
Může nízká hladina motorového oleje způsobit vibrace?
Ano. Nízká hladina motorového oleje může způsobit vibrace, stejně jako nekvalitní olej.
Jak vibrace motoru ovlivňují řidiče?
Ze všech důvodů, proč se auto může při jízdě třást a chrastit, si vibrace motoru zaslouží zvláštní pozornost, protože mohou ovlivnit pohodlí řidiče a spolujezdce, odolnost řidiče a životnost vozidla – protože vibrace způsobují předčasné opotřebení.
