Силовой агрегат может вибрировать по двум причинам — либо его таким разработали изначально, либо он неисправен.
Двигатель внутреннего сгорания состоит из большого количества массивных деталей, передвигающихся с ускорением. Если инженерам удается сконструировать силовой агрегат так, чтобы в нем все силы и моменты уравновешивали друг друга, то по итогу получается самоуровновешенный мотор. Однако на практике так получается не всегда.
Возьмем к примеру коленвал — «неравномерную» деталь обвешанную вдобавок шатунами. Масса нижнерасположенной головки шатуна вместе с его шейкой уравновешивается противовесами, находящимися на коленчатом валу. Еще в моторе весьма большие массы — поршни и верхнерасположенные головки шатунов совершают возвратно-поступательные движения.
Такие маневры способствуют появлению сил, подергивающих ДВС вдоль оси цилиндра. Данные силы инерции разделяются на 1-й и 2-й порядок. Инерция появляется по той причине, что поршень перемещается не равномерно — он развивает максимальную скорость в середине хода и останавливается в нижней и верхней мертвой точке.
Инерция 1-го порядка приблизительно пропорциональна:
- массе движущихся возвратно-поступательно элементов;
- квадрату угловой скорости коленвала и косинусу его угла поворота;
- радиусу кривошипа.
Инерция 2-го порядка соразмерна:
- массе движущихся возвратно-поступательно элементов;
- квадратам угловой скорости и радиусу кривошипа;
- косинусу удвоенного угла поворота коленвала;
- также она обратно пропорциональна длине шатуна.
ДВС с удлиненными шатунами практически не требуют уравновешивания инерции 2-го порядка, однако в них нет конструкционной выгоды, по причине возрастания высоты блока цилиндров.
Можно уравновесить
1- и 2-цилиндровые силовые агрегаты с поршнями размещенными параллельно можно сбалансировать от инерции 1-го порядка парой балансировочных валов с несимметричными массами, которые крутятся с частотой коленвала.
Инерция 2-го порядка балансируется парой валов со смещенными массами, крутящимися в 2 раза быстрее коленвала.
В 3-цилиндровых рядных ДВС с кривошипами, которые расположены под углом 120 градусов, инерция обоих порядков находятся в равновесии. Но в то же время, неуравновешенными являются моменты от инерции обоих порядков. Моменты от инерции 1-го порядка приводятся в равновесие посредством одного вала, вращение которого осуществляется с частотой коленвала. Иными возмущениями пренебрегают, поэтому реально практически у всех 3-цилиндровых моторов имеют место режимы, на которых ощущается «зуд».
В рядных «четверках» за исключением инерции 2-го порядка, все силы и моменты пребывают в равновесии. Если поршни силового агрегата не очень большие, то инерция 2-го порядка не существенна и по этой причине ею пренебрегают. При большом же размере возникает потребность применять уравновешивающие валы.
Идеально сбалансированная конфигурация мотора — это 6 «горшков» в ряд, а также ее производная — V-образная, 12-цилиндровая конфигурация. На уравновешенность ДВС не влияют срок эксплуатации и степень износа агрегата.
Если у движка вышел из строя привод балансировочного вала, то с очень большой вероятностью проработает он недолго. К примеру, на 4-цилиндровых моторах производства Корея, валы балансировки приводятся от маслонасоса, а на некоторых ДВС Mitsubishi — посредством зубчатого ремня привода ГРМ.
Признаками самоуравновешенности силового агрегата являются равнения нулю суммарных сил инерции поступательно-движущихся масс и суммарных центробежных сил. К ним прибавляются моменты данных сил, действующие относительно середины коленвала в плоскости оси коленвала. Всего получается 6 признаков.
Массы не в порядке
У идеального ДВС массы всех одноименных деталей идентичны, все вращающиеся детали имеют балансировку, либо, наоборот, имеет место расчетный дисбаланс, но точно выдержанный. В том случае, если приведенные условия не соблюдены, мотор будет демонстрировать вибрации с частотой несбалансированного элемента.
По ходу эксплуатации чаще всего проблемы дают о себе знать из-за износа элементов конструкции. К примеру, значительную вибрацию движка организовывают шкивы коленчатого вала с резиновым демпфером при разрушении последнего. Аналогичный эффект могут вызывать разрушенные 2-массовые маховики.
Свою лепту способен внести и некомпетентный ремонт силового агрегата. Важную роль играет применение поршней с минимальным различием по весу — в идеале не больше 1 г. Само собой, при выполнении ремонтных работ требуется точно поставить балансировочные валы, ведь если этого не организовать, двигатель вместо понижения вибрации может просто начать скакать.
Повлиять на дисбаланс может даже некорректная шлифовка коленвала в ремонтный размер, когда у «четверки» шатунные шейки выходят лежащими не четко через 180 градусов.
Откуда берутся вибрации
Самой распространенной причиной влияющей на возникновение излишней вибрации является неслаженность работы цилиндров. Не правильное функционирование ведет к тому, что коленвал начинает демонстрировать неравномерное вращение — ДВС трясет. В самой простой ситуации мотор «троит».
Один цилиндр весьма заметно влияет на работу двигателя, ведь теряется не четверть мощности, а несколько больше, так как никуда не делись потери на трение и насосные потери. Добавляется неравномерность вспышек и вот вам пренеприятнейшая тряска.
Почему забарахлил цилиндр
Если цилиндр начал функционировать не надлежащим образом, нужно обязательно разобраться в причинах этого недоразумения.
- Пониженная компрессия либо ее отсутствие
К падению компрессии может привести большое количество факторов. К примеру, прогорел поршень, что выражается в появлении отверстия в донышке или в области его колец. Следующее — прогар клапана, т. е. появление щели, посредством которой газы непринужденно выходят, даже когда клапан прижат к седлу.
Если прогорела прокладка ГБЦ, то это тоже влечет за собой утрату компрессии и особенно это касается двигателей оснащенных устаревшими толстыми металлоасбестовыми прокладками. Если компрессия заметно снизилась, то цилиндр в полную силу надлежащим образом функционировать не сможет, а потому появление вибрации неизбежно.
- Недостаточная подача топлива
В случае засорения распылителя форсунки, больше всего неприятностей будет иметь место на ДВС с прямыми впрыском либо на дизельном агрегате. На движке с распределенным впрыском негативные последствия ощущаются меньше.
- Плохое образование искры или ее полное отсутствие
К подобным недоразумениям могут привести дефектные и сильно загрязненные свечи. Такого же эффекта можно ожидать от пробитых либо с утечками тока катушек зажигания и высоковольтной проводки.
Читайте также: Срочный выкуп авто в Минске
- Некорректное воздухообеспечение
В какой-либо из цилиндров, воздушной массы может попадать или слишком мало, или чересчур много. Мало поступает в том случае, если серьезно разрегулирован клапан либо имеются проблемы с заслонками, отвечающими за регулировку длины клапана работающего на впуск. Излишки наблюдаются тогда, когда присутствует повреждение прокладки впускного трубопровода в участке подведения воздуха к цилиндру.
Нужна симметрия
ДВС — устройство симметричное и сколько бы ни было цилиндров в его распоряжении, все они должны функционировать одинаково. В противном случае силовой агрегат будет трясти.
