同样的原理,为什么拖拉机声音很大,是一下下的哒哒声,汽车却是平滑的声音?

造成拖拉机噪音大、声音不连贯的原因很多,比如单缸机曲轴先天不平衡、因为缸数少导致声音不连贯、拖拉机的机器直接裸露在外(没做隔音处理)、柴油机本身噪音就比汽油机大等等,这些原因才是导致拖拉机噪音大、不连贯的关键,当然现如今的一些高端、多缸拖拉机静音做的也是不错的!

如上图所示、这就是一款很常见的拖拉机,柴油布置在车头,没有进行任何的隔音处理、部分机体直接外露,所以只要机器开始运行、声音受不到任何阻隔,噪音自然就大;这方面与汽车完全不同,汽车无论高端、低端皆有发动机舱,外部还有机器盖子、一般机器盖子上还会嵌上一层隔音棉,所以汽车发动机运行时噪音自然受到阻隔、传递出来的声音就比拖拉机少了很多,现在一些高级拖拉机、隔音效果也非常好!

单缸曲轴不平衡

记得前几年三缸机抖不抖是热门话题,连三缸机都面临抖动问题、这单缸内燃机会抖动的更加严重;机器运行时、必然存在一定的扭矩不均匀度,这种不均匀问题会随着气缸数逐渐的增多而减少,所以单缸机在扭矩不均匀度方面最为严重,所以这是抖动的一方面原因;其次就是单缸机存在一、二阶往复惯性力,很难去消除;只要是四冲程发动机,那么完成一个循环就是720°,而四个冲程之中只有点火后的做功冲程是主动旋转,其余三个冲程如排气、进气、点火三个冲程都是靠惯性拖着转!

曲轴转两圈是720°、靠惯性拖着走了540°,这就是单缸机的劣势,不像四缸机曲轴转过的每一个180°、都有一个气缸点火,所以运行起来相对平衡(四缸机同样存在二阶往复惯性力不平衡的先天问题,但几乎可以通过平衡块给抵消掉),但这对于单缸杵就太难了!所以单缸机抖动自然更加严重,转起来之后产生的震动噪音也更大一些,再加上柴油机、没有做隔音等原因,所以噪音就难以控制了!

单缸柴油机的声音不连贯

如上图所示、4冲程4缸发动机点火顺序,发动机每完成一个循环要转720°,而四缸发动机在运行时每180°都有一个气缸处于点火状态,只要点火、就能发出声响,所以汽车发动机运行时声音连贯、也平顺一些,因为大部分汽车都是4缸发动机、3缸机仅仅是最近几年才有崛起的趋势;但对于单缸柴油机则不然,因为它仅仅有一个缸,所以只有180°处于点火、存在声音,而每循环剩余的540°都是被惯性拖行、这三个冲程不点火也没声音,所以与汽车常用的四缸机相比,单缸机的声音是断续的!

凭咱们的听力可以清晰的听出单缸机、双缸机运行时声音都存在断续,三缸机其实也存在一定程度的声音断续、但依靠我们的听力是感受不出来的,到了四个缸、每180°都有在点火的气缸,声音就已经非常连贯了(6、8、12缸就不赘述了);拖拉机当然有多缸的,但过去的主流是单缸柴油机、所以在咱们的印象中也就留下了声音不连贯的感觉,没点完一次火、曲轴转动的剩下540°都没有点火,声音自然就断了,所以单缸柴油机声音就不连贯、也很难做到平顺;实际上如今的一些高端拖拉机对噪音的抑制还是不错的!

同样的原理,为什么拖拉机声音很大,是一下下的哒哒声,汽车却是平滑的声音?

首先来讲拖拉机和汽车的发动机是不一样的。拖拉机的发动机采用的是柴油机,而汽车的发动机多数是汽油机。甚至一部分拖拉机采用的是单缸柴油机,这也是我们觉得声音最大的拖拉机之一,而多缸农用车声音就会小很多。下图就是我们最常见的单缸柴油机,也是最顽强的发动机。其实不光拖拉机声音大,有些汽车启动时发动机也是非常大的。例如马自达创驰蓝天系列,冷启动的时候总会有人说声音和拖拉机一般大,侧面说明了某些汽油发动机在特殊情况下噪音也是非常大的。难道创驰蓝天发动机和柴油机之间有什么相同点吗?他们唯一的相同点就是压缩比非常高。例如创驰蓝天的压缩比达到了13:1,这样高的压缩比只有马自达才这样玩,别的厂商基本玩儿不转。所以马自达的创驰蓝天,既省油动力又足。而单缸柴油机的压缩比达到22:1。这样高的压缩比,柴油机工作时的噪音是不能低的。

除了压缩比高之外,单缸柴油机的工作方式也与多缸发动机不一样。单缸柴油机吸气,压缩,做功,排气冲程中只有一个做功冲程对外做功。而其他三个冲程只能依靠飞轮惯性来完成。而这个冲程飞轮只能转半圈左右,注定单缸柴油机做功粗暴,震动大。而多缸发动机工作时各个气缸冲程是交替进行的,压缩比低、震动低四个冲程无缝衔接,转速高噪音低。

除了这些原因之外,柴油发动机在运转中还有很多机械噪音,例如曲轴前池的正时齿轮组运转噪音非常大,机械式高压柴油泵、喷嘴工作时噪音也非常大。所以多缸农用车采用多缸柴油机噪音也非常大。就是因为机械运转噪音大,而后来的发动机正时由齿轮传动改为皮带传动、柴油泵改为转子泵后噪音大大降低,而改为电喷后柴油机噪音进一步降低。拖拉机之所以不用高端静音柴油机主要是从使用成本考虑的,并且拖拉机消音器(排气管)受到成本限制,消音效果很一般,这也是噪音大的一个原因。汽车发动机噪音低的原因上面已经说了,压缩比低、多缸运转更平稳、针对噪音在结构上做了很多优化。不仅震动低,噪音也低很多。

同样的原理,为什么拖拉机声音很大,是一下下的哒哒声,汽车却是平滑的声音?

其实拖拉机的柴油机和汽车的汽油发动机工作原理还是有些差异的,而拖拉机声音比汽车大很多原因都是由这些差异导致的。

1、压缩比

拖拉机使用的柴油机压缩比远大于汽油机,压缩比大说明混合气被压缩的程度更剧烈,这样在压缩冲程和做功冲程产生的噪音也越大。

2、燃烧方式

柴油机是在压缩冲程末端才开始喷油,而且是边喷边烧,燃烧速度慢且粗暴,缸内压力持续时间更长,这也导致其噪音比汽油机大。

3、转速范围不同

因为柴油机燃烧速度比汽油机慢,因此转速不能太高,否则留给喷油和燃烧的时间不够,而拖拉机大多数是单缸发动机,低转速下发动机做功冲程间隔长,听起来就是有节奏的突突突,而汽车发动机最起码也是三缸朝上,发动机转速也高,工作时每个气缸燃烧做功的时间间隔很短,声音也更加连贯。

4、机械油泵

柴油机是缸内直喷,而且是在压缩冲程末端高压状态下继续向气缸喷油,因此需要很大的喷油压力,为了提供足够的压力柴油机都要有一个非常大的机械式油泵,比如上图,这并不是一个发动机,只是柴油机的油泵而已。我们听到的柴油机运行时的“哒哒声”很多就是机械油泵的声音。

同样的原理,为什么拖拉机声音很大,是一下下的哒哒声,汽车却是平滑的声音?

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汽油和柴油内燃机的工作原理都差不多,除了老古董的二冲程外现在也都是四冲程。农村见得最多的拖拉机当属80年代初期到90年代末期那种15-30马力的单缸或者双缸拖拉机,还有就是声音同样洪亮的“三蹦子”-柴油三轮车。 早年乡村大路上这种“突突突”的声音是最司空见惯的,在汽车稀少的那个年代农机车不仅可以出力干活也是一个不错的代步工具,至于噪音和震动那都不是事。

其实也并不是所有拖拉机都是“突突突”,现在很多重型四缸或者六缸的拖拉机声音还是相对平顺缓和的。这是因为多缸可以让声音连续一些不至于那么突兀,它的整体动力输出也比较平稳。

柴油拖拉机和三轮车声音大最主要的原因还是其发动机结构和运行原理导致。因为毕竟是农用车它的主要用途还是出力干活,所以市场的需求是有劲。我们看到不管是手扶拖拉机还是小型三轮车还是小型四轮农用车其发动机的功率也就那个十几到几十马力,但它可以轻松拉上几吨的货物,因为柴油农用车都是轻转速重扭矩的输出特性。

柴油机声音本来就比汽油机大

无论是单缸还是多缸或者相同缸数的前提下柴油机的噪音和震动都要比汽油机大。尽管同为内燃机,但由于燃油特性差异它们的燃烧方式是不同的。由于柴油的燃点高活性相对稳定所以柴油机都会采用压燃的方式进行做功,而压燃的前提就需要具备较高的压缩比,一旦压燃后释放的能量会更多。柴油的压缩比轻轻松松就可达到20:1而汽油机现在累死累活也才在15:1的范围以内。另外由于压燃的特性,柴油机的缸径和行程相对汽油车来说要大,由于行程有可增大范围区间所以柴油发动机一般在扭矩输出上更有优势也就是我们说的有劲。因此柴油机高压缩比+长行程+压燃的特性进行做功后释放的能量大、震动也大、噪音也大。

汽油车注重的是转速,也就是发动机做的功主要用于速度的提升。这样就决定了汽油机的高转速和高运行速度特性,同功率下想要拉高转速就相对降低扭矩,因此汽油机的缸径和行程都比较小。另外汽油车是点燃做功,压缩比相对柴油低,缸径和行程减小,所以产生的震动和噪音就比柴油机小。这就好比一个气球你把它吹到极限爆炸所产生的声音肯定比你吹到一半用针扎爆要大很多。

单缸柴油机更大,并且不连续

因为缸数可以平衡声音的连续性,我们听到拖拉机“突突突”一方面其声音本来就大,一方面由于有做功间隔所以它的声音还不连续就给人突兀感,如果是多缸机尽管其声音大但至少还是平稳、连续的输出。我们看看单缸柴油做功过程,二冲程的很少见现在大多数仍是四冲程单缸机。

吸气-压缩-做功-排气,这四个过程中只有做功这个过程是通过燃烧燃油产生动力,这个过程是通过曲轴旋转720度(两圈)带动连杆和活塞上下往复运动。过程如下:吸气时活塞下行至下止点曲轴旋转180度;压缩气体时活塞运行上止点曲轴继续转转180度,此时曲轴旋转了360度发动机仍没有任何做功,依靠消耗飞轮储存的能量;压燃做功,活塞由上止点运行到下止点,曲轴继续旋转180度;排气活塞由下止点运行上止点排出废气。因此,单缸发动机曲轴旋转720度的过程中只有180度是做功的,也就是一个完整的做功过程四分之三时间不产生做功的噪音和震动,这种不连续的声音就是“突突突”或者“噔噔噔”。最直观的表现就是排气管连续且间断的吐黑烟,远处只闻其声不见其车。

汽油车注重转速,且偏向舒适设计

功率=扭矩×转速/常数

汽车追求的是速度和乘坐性,我们知道发动机的扭矩和转速是成反比的,汽车往往是保证扭矩的前提下尽可能拉高转速来提高功率。又由于汽油发动机的特性,提高转速不利于其缸径和行程过大,因此汽油发动机的缸径和行程都不大,产生的震动和噪音在结构上就能减少。

单缸、双缸发动机运用到汽车上不太合适,一方面是缸数少输出功率受限,另一方面标榜舒适性的汽车你弄个单缸不是开玩笑的。当然双缸汽油车还是有的只不过普及度太低,不过以后和混动组合的可能性更大。所以,我们常见的汽车发动机都是偶数缸,偶数缸配和四冲程能很好的控制动力输出的连续性,这样就保证噪音输出也很线性。再加上汽油机本来噪音就比柴油机小,对比下来汽油机的噪音更容易让人接受。

其它因素

除了结构及原理特性是造成差异的主要原因外就是噪音的控制方面了。汽车往往成本高,相对拖拉机用途不同,所以在发动机的降噪和噪音后处理方面比拖拉机投入更多。可以说噪音完全不是拖拉机的影响因素,但一定是汽车的影响因素,每个车企对静音、消音方面的研发投入一直没有停止过。而一万块的拖拉机和十万块的汽车没有可比性,虽然汽车都有发动机降噪、排气降噪、消音等后处理办法,拖拉机也有消音但技术和效果跟汽车还是差远了。但是如果把四缸汽油发动机的消音后处理全部去掉,一脚油门那声音不见得多“优雅”。

同样的原理,为什么拖拉机声音很大,是一下下的哒哒声,汽车却是平滑的声音?

对这个问题,不需要太详细(太详细也说不好,见笑)。朋友所说的现象,也不绝对,只是有部分拖拉机声音很响。

主要原因是有些拖拉机用的是单缸四冲程柴油机,而汽车至少有三个气缸(有汽油机也有柴油机)。

单缸四冲程柴油机吸气(汽油机)的一个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成,只有做功冲程对外做功,带动曲轴转动,其他三个冲程依靠飞轮(在做功冲程储存能量)的惯性完成。在一个工作循环中,四个冲程转动势必不均衡,因此,会引起机器振动,发出很大的声响。

汽车就不同了,上面说了,最少有三个气缸,为便于叙述和理解,我们以四个气缸为例说明。这样,使四个气缸依次做功,就可保持发动机工作时,始终有一个气缸在做功,就可保持转动的平稳性,减小机器的振动,发出的声音也就平滑了许多。

同样的原理,为什么拖拉机声音很大,是一下下的哒哒声,汽车却是平滑的声音?

你说的拖拉机是指的单缸小功率拖拉机。这种柴油发动机转速低,活塞做功频率低,当然能够听到一下一下的哒哒声。常见的汽车最少也是四缸的,而且转速相对单缸拖拉机来说很高了。单缸做一次功的过程,四缸可以分成四次,气缸越多就配合的越紧密,加上转速高,听起来自然很平滑无节奏的声音。其实大马力多缸拖拉机的声音比单缸拖拉机的声音也平滑紧密的多。

至于说拖拉机的声音大主要是低端农用车辆,能干活耐用就行,追求的不是舒适而是实用,所以没有在消音降噪上下大成本

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