fb logo

Aktualne wydanie

AMS 01 2024

O wyrównoważeniu silników

wyrownowazenieW poprzednim wydaniu „Auto Moto Serwisu” pisaliśmy o poduszkach silnikowych. Dla uzupełnienia tego materiału – kilka uwag o wyrównoważeniu silników.

Konstrukcyjna moda na zmniejszanie liczby cylindrów spowodowała wzrost problemów związanych z wyrównoważeniem silników. Źródłem drgań w każdym tłokowym silniku spalinowym jest zmienny moment pochodzący od sił gazowych działających na tłoki, które przez korbowody wprawiają w ruch obrotowy wał korbowy. Każdy silnik, niezależnie od liczby cylindrów, posiada indywidulanie opracowaną charakterystykę procesu spalania, a więc charakteryzuje się odpowiednim przebiegiem sił gazowych. Nie można zatem wyznaczyć ogólnych metod wyrównoważenia silników z uwagi na zmienność wartości sił gazowych w każdym silniku, nawet o takiej samej liczbie cylindrów. Można jedynie zastosować określoną metodę wyrównoważenia danego silnika o takiej samej konstrukcji, czyli masie i geometrii mechanizmów głównych, rozrządu, systemie zasilania cylindrów, mapie wtrysku i zapłonu mieszanki palnej oraz wielu innych dodatkowych parametrów wykonawczych.
Nierównomierność biegu wału korbowego zależy od liczby cylindrów i ich wzajemnego położenia (silnik rzędowy, w układzie V) oraz od masowego momentu bezwładności koła zamachowego. Do szczegółowej analizy problemów związanych z rezonansami drgań i hałasem najczęściej w modelach matematycznych programów symulacyjnych wykorzystuje się szeregi trygonometryczne określane szeregiem Fouriera lub szeregiem harmonicznym.

Zgodnie z założeniami dynamiki mechanizmów tłokowo-korbowych silników czterosuwowych 4-cylindrowe silniki spalinowe nawet w najlepszym układzie nie dają się całkowicie wyrównoważyć, co dotyczy momentów pochodzących od sumy sił II rzędu. Mimo to ich wyrównoważenie jest łatwiejsze do realizacji niż silników 3-cylindrowych. Wał 3-cylindrowego silnika czterosuwowego powinien być wyposażony w wykorbienia w rozstawie 120°. W tym przypadku sumy sił wzajemnie się równoważą, ale sprzyja to powstaniu momentów. W tym układzie kąt między wektorem momentu wywołanego siłą dośrodkową drugiego wykorbienia i wektorem wypadkowym wynosi 60°, co oznacza, że pozostałe kąty wynoszą analogicznie 30° i 90°. Siły dośrodkowe mogą zostać wyrównoważone indywidualnie w każdym cylindrze, lub może zostać wyrównoważony dopiero moment wypadkowy. Druga metoda wymusza wprowadzenie masy wyrównoważającej w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku działania momentu wewnętrznego obciążającego wał wywołany siłami bezwładności. Stanowi to płaszczyzna tworząca z płaszczyzną osi cylindrów kąt 30°. Najczęściej wprowadzoną masę wyrównoważającą moment wewnętrzny obciążający wał powiększa się o dodatkowe masy. W takim rozwiązaniu moment pulsujący wywołany siłami I rzędu zastępuje się momentem wirującym, którego stała wartość wynosi 50 % maksymalnej wartości momentu pulsującego. Moment sił II rzędu pozostawia się niewyrównoważony. W niektórych rozwiązaniach silników 3-cylindrowych stosuje się wyrównoważenie sił i momentów I rzędu.
Natomiast silniki czterosuwowe 6-cylindrowe rzędowe charakteryzują się doskonałym wyrównoważeniem, gdyż siły bezwładności i momenty tych sił do II rzędu włącznie podlegają wyzerowaniu. Ale w obecnych czasach takie silniki stosuje się w pojazdach wyższej klasy.

Piotr Wróblewski
Pełny artykuł przeczytają Państwo w wydaniu 7/2017 „Auto Moto Serwisu”

Truck Serwis

TRUCK 2023 2

homeWyszukiwarka

mailNewsletter

PassThru

Redakcja „Auto Moto Serwisu” w 2017 roku rozpoczęła cykl publikacji dotyczących PassThru – procedury dostępu online do portali internetowych wybranych producentów pojazdów. Przedstawiamy proces pierwszej rejestracji, diagnostyki pojazdu i programowania sterowników dla poszczególnych marek samochodów.

Czytaj więcej

Prenumerata 2024

3

 

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem