Влияние толкателей клапанов на шум, вибрацию и жёсткость двигателя (NVH)

При поиске передового вождения ключевую роль играет настройка параметров шума, вибрации и жёсткости (NVH). Среди многочисленных компонентов двигателя, влияющих на NVH, система клапанного механизма, и в частности толкатель клапана, выполняет важнейшую, хотя зачастую недооценённую функцию. В компании Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. наша команда инженеров разрабатывает прецизионные толкатели, осознавая их прямое влияние на акустические характеристики двигателя и его плавность работы. В этом блоге рассматриваются основные взаимосвязи между общими эксплуатационными характеристиками толкателя и параметрами NVH.

Связь между вариацией зазора толкателя и слышимым цоканием

Один из наиболее узнаваемых звуков, связанных с механическими шумами двигателя, на самом деле представляет собой характерный цокающий или постукивающий шум. Его часто — и совершенно обоснованно — связывают с недостаточной поддержкой клапанного механизма. В двигателях с механическими (твердыми) толкателями между толкателем и стержнем клапана существует определённый заданный зазор. Такой зазор, безусловно, необходим для компенсации теплового расширения, однако его величина должна быть строго контролируемой.

Когда этот зазор становится чрезмерным вследствие износа, неправильной регулировки или деградации компонентов, это фактически вызывает громкий удар. По мере вращения кулачка распределительного вала и начала более эффективного подъёма толкателя сначала необходимо полностью ликвидировать этот увеличенный зазор. В результате возникает быстрое воздействие с высокой силой между кулачком и толкателем, а также — как следствие — между толкателем и стержнем клапана. Такое воздействие порождает резкий металлический цокающий шум, который неизбежно передаётся через конструкцию двигателя. Частота этого шума, как правило, возрастает пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя. Основное производственное направление нашей команды сосредоточено на выпуске толкателей с особо высокой твёрдостью рабочей поверхности и высокой геометрической точностью, что обеспечивает устойчивость к износу и сохранение критически важных зазоров в течение длительного срока службы, тем самым сводя к минимуму источник шума.

Задержка реакции гидравлического толкателя и её влияние на плавность работы двигателя на холостом ходу

Гидравлические компенсаторы тепловых зазоров (HLA) или гидравлические толкатели были разработаны для автоматического поддержания нулевого зазора клапанов и устранения характерного стука, присущего системам с регулируемыми зазорами. Однако они сами создают определённые проблемы с шумом, вибрацией и жёсткостью (NVH), особенно на низких оборотах двигателя, например, на холостом ходу. Внутренняя работа HLA зависит от давления моторного масла и точной дозировки масла через малые отверстия.

На низких оборотах давление масла значительно ниже. Отдельный гидрокомпенсатор с медленной реакцией может дополнительно не успевать заполняться или реагировать достаточно быстро для точного следования профилю кулачка, что приводит к временной «задержке» или умеренному провалу. Это может привести к неточному открытию и закрытию клапанов. Несогласованность работы нескольких клапанов проявляется в жёстком или нестабильном холостом ходе, зачастую сопровождаемом низкочастотным дребезжанием или незначительным увеличением вибрации. Инженеры компании Suzhou Topu решают эту проблему путём тщательной разработки внутренних масляных каналов и испытания механизмов клапанов наших гидрокомпенсаторов. Цель такой разработки — обеспечить быструю реакцию и стабильную работу даже при низком давлении масла, что напрямую способствует более плавному и устойчивому холостому ходу двигателя.

Методы минимизации шума, вызываемого гидрокомпенсаторами, в двигателях легковых автомобилей

Снижение шумов, вибраций и жесткости, связанных с толкателями, на самом деле требует комплексного подхода, сочетающего передовые методы проектирования, особые технологии производства, а также оптимальную интеграцию компонентов. Для двигателей легковых автомобилей, где высокий уровень совершенства является приоритетной задачей, применение множества методов имеет решающее значение.

Изначально определение материала и стратегии упрочнения имеют решающее значение. Использование высококачественных сплавов, а также применение передовых покрытий поверхностей, таких как покрытия из алмазоподобного углерода (DLC), позволяют значительно снизить трение и износ между кулачком и торцом толкателя, смягчая взаимодействие и подавляя генерацию шума высокой частоты. Во-вторых, для гидравлических толкателей оптимизация внутренних демпфирующих характеристик является чрезвычайно важной задачей. Это включает тщательный баланс потока масла, обеспечивающий бесшумную работу без потери требуемой скорости отклика, необходимой для стабильной и чистой работы двигателя. Наконец, достижение сверхточных размерных допусков и точного совпадения профиля кулачка на этапе производства является обязательным условием. Даже микроскопические отклонения могут привести к неравномерной нагрузке и возникновению шума. В компании Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. наши инженерные и производственные процессы направлены исключительно на реализацию этих стратегий. Мы выпускаем специализированные толкатели, которые представляют собой не просто долговечные компоненты, но и активные участники обеспечения более тихой, плавной и гармоничной работы двигателя, что позволяет соответствовать самым строгим стандартам NVH современных легковых автомобилей.

Честно сосредоточившись на конкретных сложных динамических процессах в приводе клапанов, наша команда может помочь в создании определённых приводов, которые уже не просто мощные, но и значительно усовершенствованные.