浅谈摩托车发动机振动的原因及解决方法

浅谈摩托车发动机振动的原因及解决方法

摘要: 由于摩托车振动噪声不仅影响周围的环境，而且也关系到用户的乘骑舒适性，所以摩托车发动机的振动噪声水平已成为衡量摩托车性能等级水平的重要指

标之一。在摩托车行驶过程中，发动机噪声占摩托车总振动噪声的百分之八十，

它是摩托车最重要的噪声源，因此广泛开展摩托车振动噪声控制技术的研究具有

重要的意义。为了提高国内摩托车企业的产品开发能力，国家通过加严噪声法规

的手段，一方面既满足了环保要求，另一方面激励着各企业开展摩托车降噪的研究，不断提高国内摩托车企业的振动噪声整体研究水平，提升产品竞争力。本文

对摩托车发动机振动的原因进行简要分析，并提出改进措施。

关键词：摩托车；发动机；振动原因；优化措施

一、摩托车发动机振动的相关介绍

发动机内部各运动部件在发动机运转时对各自支承的作用力的大小和方向都

随时间变化。不平衡的程度越大，发动机振动越强烈。惯性力如果不设法平衡，

会引起发动机沿气缸轴线跳动，产生振动。特别是当发动机振动频率刚好是车架

振动频率的整数倍时，而形成共振时更有可能引起破坏性后果。发动机自身振动

是一种受迫振动，频率随转速升高而升高，是个不断变化的值。而车架的自振频

率取决于车架的刚度，是个定值。一般形成共振时，发动机都会处于较高转速，

振动能量较大，破坏作用也大，因此对这个过程的分析就显得非常重要。

中小排量的摩托车发动机一般为四冲程汽油机，作为周期性运转的动力机，

发动机的结构是非常紧凑复杂的。它的周期性体现在进气、压缩、做功、排气这

四个冲程的循环中，过程中由于缸内气体的爆炸燃烧，产生了一系列的机械噪声，如曲轴往复惯性力导致主轴承冲击、气门落座、活塞侧敲、推杆敲击、齿轮副啮

合噪声等。以上激励通过缸体、缸盖、箱体向发动机表面传递，引起发动机的表

面振动，并向空气中辐射噪声，最终形成了发动机的噪声。

二、影响摩托车发动机振动原因

1.发动机自身原因

1）结构振动。结构振动主要是指发动机的结构部件如活塞、连杆、曲轴、

机体等，在燃烧冲击和惯性力冲击作用下所激起的多种形式的振动。它是内燃机

燃烧噪声和活塞敲击振动的根源。2）发动机的整机振动；发动机作为整机振动时，将发动机及其支承简化为单质量多弹性支承系统，假设发动机为绝对刚体，

在激振力作用下，作六个自由度刚体运动。其激振力为曲柄连杆机构产生的惯性

力和力矩，以及往复惯性力和气体压力引起的倾覆力矩。因此整机振动会降低发

动机的工作可靠性和寿命，损坏各种连接件3）部件振动。发动机的部件很多，

它们的振动形式多种多样，常见的是配气系统振动和缸套振动。4 ）轴系扭转振动。摩托车发动机轴系包括曲轴、凸轮轴、传动轴等，它们的扭转刚度较小，在

周期的曲轴扭矩、凸轮轴阻力矩等的激励作用下，出现扭转振动。以上对动机曲

柄连杆机构的实际平衡接近设计要求，则对曲柄连杆机构主要运动件的重量分配

及主要尺寸规定有严格公差，且装配前进行检验、调整或分组选配有着重要影响。

2.路面的振动的影响

路面传来的振动，必须通过轮胎和前后减振器衰减。车体上的运动件，如整

体式车轮，可在轮圈上加平衡铅块以保证轮子达到静平衡，通过控制轮毅端面的

跳动量达到动平衡。

国内有雅马哈凌骥、劲龙率先装用了轮圈平衡块。这在车速很高，尤其是超

过 100 km/h 时，消除振动的效果十分明显。车体上的附件如塑料外壳、灯具等也会产生振动。一些国产车是模仿国外车种的外形和发动机，但在高速行驶时振动

比原型车大得多，有“发飘”现象，可以说就是因为对很多细节地方的振动控制得

不够导致的。

3.其他方面影响

在发动机支架胶垫产生脱落破损或者老化情况下，都可能会大幅度增加振动，如果出现发动机异常情况，一定要及时固定螺栓拧紧，并对损坏零部件进行更换

或修复。与此同时，车架上发动机安装部位不合理也会造成较大振动，需要对发

动机车架上的安装位置进行重新调整。

发动机的振动还有可能来源于磁电机、离合器等部件。磁电机转子装配前应

校验平衡性，如果达不到平衡要求，可采用在转子体上去除质量的方法达到平衡。踏板车常用的离心式离合器，在接合过程中由于 3 块摩擦块的质量不完全相等、

各个弹簧的弹力也不完全相等，或多或少总会有一些振动产生。

三、优化改进摩托车发动机振动措施

1.控制摩托车发动机的振源

摩托车发动机本身存在激励，这是导致发动机被迫出现振动现象的主要原因。因此，减少和避免发动机产生振动就需要在源头消除掉激励的来源，从源头处杜

绝振动的发生。怎样才能消除激励，这需要在摩托车生产过程中进行优化。在摩

托车设计时，可以根据摩托车车身对激振力响应的特性，对曲柄连杆活塞机构进

行优化设计，合理地布置机构质量的大小和方向，将惯性力矢量端点轨迹椭圆的

长短轴比率调整合适。将长轴方向调整到车身对激振力最不敏感的方向上，从而

使不平衡力对整车所产生的振动最小。如果曲柄连杆活塞机构惯性力矢量端点轨

迹椭圆长短轴比率超出了设计要求，则要调整曲柄上质量的大小。如果轨迹椭圆

的长轴倾角超出了设计要求范围，可以调整曲柄上加配质量的角度。这两种情况

都可以通过对锻压曲柄的模具进行修正来解决。如轨迹椭圆的长短轴绝对长度超

出了设计要求，则要考虑按比例增加或减小往复运动质量和回转不平衡质量。另外，调整发动机内燃气压缩比、改进燃烧室结构，由以上分析知在 6000Hz 处出

现了高频振动信号，因此通过改进燃烧室结构和提高零部件安装精度尽量使振动

幅值降低，从而减少摩托车的振动。

2.使用适当的隔振器进行隔振

一般情况下发动机不会直接与车身进行连接，中间都会利用橡胶隔振器进行

有效的隔离，这也主要是为了减少振动的发生。在使用橡胶隔振器的时候，可以

通过适当地增加橡胶隔振器的阻尼比，随着阻尼比在恰当范围内的扩大，就能够

对整个摩托车身进行比较有效的振动控制。特别是在摩托车容易发生共振的区域，增加橡胶隔振器的阻尼比，就可以比较轻松地让共振放大率得到很好的控制。除

了增加橡胶隔振器的阻尼比之外，还可以对橡胶隔振器的刚度进行合理的选择。

这样做的目的主要是为了整车振动幅值得到有效控制，避免出现大幅度振动。

3.提高车架抗振能力

合理设计车架结构。车架的线型设计要有利于车架吸收振动，提高车架的刚

度有利于提高整车的固有频率，从而提高车架的抗振能力，减少对振动的响应。

具体可采用以下措施：（1）合理配置车架几何参数：车架转向立管的后倾角及

后减振器的安装倾角应合理设置。转向立管的后倾角变小，车架抗弯刚度将提高；加强转向立管上部支撑能够有效提高扭转刚度；后减振器安装倾角变小，会使后

减振器水平变形能量减小，垂直变形能量增大，从而增加整车垂直方向上的振动。