Неврівноважені мотори - кому вони потрібні?
Навіщо потрібні всякі 2-х, 3-х, 4-х циліндрові, які від природи «трясе», коли є інші - самоуравновешенние? Саме таке питання ставить на форумі наш Новомосковсктель.
Двигун внутрішнього згоряння - це набір рухомих деталей, причому деталей масивних. І рух це відбувається зі змінною швидкістю - значить, виникають прискорення. А далі, згадаємо незабутнього нашого Ісаака Ньютона і його другої закон - маса на прискорення дає силу - силу інерції. Для мотора таких сил кілька - це сили інерції «поступально рухомих мас», поршнів, і все, що на них навішені. І сили інерції неврівноважених обертових мас - це шийки колінчастого вала і всього, що до них причеплено.
Якщо є сила, і є плече, до якої вона прикладена - значить, є і момент цієї сили. Причому, сили ці різноспрямовані, їх вектора крутяться з різними швидкостями.
Як сили і моменти визначаються, як складаються - залежить від конструкції двигуна, кількості циліндрів, блоків, кута розвалу цих блоків, порядку роботи циліндрів, оборотів колінчастого вала. Це ціла велика теорія, опису якої присвячені товсті книги і підручники. Кому цікаво - може їх почитати!
А нам важливо те, що ці сили і моменти передаються на опори двигуна, і через них - на кузов автомобіля. І трясуть і нервують нашу душу.
Як зменшити ці нерадісні наслідки роботи мотора? Сили і моменти можна скласти (з урахуванням їх напрямки-то є векторно), причому так, щоб вони взаємно знищили один одного. Якщо таке вдається, двигун називається повністю самоуравновешенним.
З точки зору теорії двигуна, це означає, що для нього виконані всі ознаки самоуравновешенності. Це рівність нулю сумарних сил інерції поступально-рухомих мас (причому викликаються прискоренням з частотою, рівній частоті обертання колінчастого вала двигуна і подвоєною частоті обертання - так званим силам інерції першого і другого порядку), і сумарних відцентрових сил. До них додаються моменти цих сил, що діють щодо середини колінчастого вала в площині осі колінчастого вала. Разом - шість ознак.
Біда в тому, що автоматично всі ці ознаки задовольняються лише для дуже невеликої кількості варіантів конструкції двигуна. Так, повністю самоуравновешен тільки шестициліндровий рядний двигун. І все те, що виходить на його основі - наприклад, V-подібний 12-тіціліндровий мотор.
Одноциліндровий двигун неврівноважений по всім силам (тобто за трьома ознаками), а моментів там не виникає - вісь докладання зусиль збігається з віссю двигуна. Кому доводилося тягати мотоблок або мотокультиватор, це добре відчували на своїх руках, які хочуть відірватися через годину-другу роботи ...
Найбільша біда - у двоциліндрових моторів, там неврівноважені і частина сил інерції, які другого порядку, і частина моментів. Трициліндровий двигун повністю урівноважений під силу, і настільки ж повністю неврівноважений по їх моментам.
Рядна четвірка - більш-менш благополучна, там залишаються лише порівняно невеликі для високооборотних моторів сили інерції другого порядку, інші сили і всі моменти самоліквідуються. І так далі - розглядати ці варіанти можна нескінченно ...
Звичайно, повністю самоуравновешенний двигун - це добре, але що робити, якщо його нікуди не впихнути? Тоді йдуть на конструктивні хитрощі. Так, неврівноважені моменти можна прибрати за допомогою спеціальних дисбалансів маховиків або додаткових противаг колінчастого вала. Для ліквідації сил інерції першого і другого порядку можна використовувати спеціальні механізми, що врівноважують, які наводяться від колінчастого вала і крутяться або з його швидкістю (механізми першого порядку), або з подвоєною частотою обертання (другого порядку).
«Четвірку» рядну врівноважують дуже рідко, зазвичай неврівноважені сили доручають опорах двигуна. А ось для повної врівноваженості рядної «троячки» все складніше - там і дисбаланси, і додаткові виносні противаги, і механізми, що врівноважують, причому і першого, і другого порядку, необхідні.
Але чого не зробиш заради комфорту?
Саме так, Михайло Смелаовіч! Але не треба плутати «урівноважений» і «самоуравновешенний». У самоуравновешенном двигуні не треба нічого - через свою конструкції він сам не трясеться, вибачте за вульгаризм. А врівноважений - це там, де все шість ознак виконані, нехай навіть шляхом використання будь-яких хитрих приспособ. В принципі, будь-який мотор можна врівноважити, тільки досягається це, найчастіше, непросто. І все це - додаткові вали, підшипники, шестренкі - стало бути, зниження надійності, збільшення габариту, шуму і т.п.
Так, мессир! Хоча, як здавалося особисто мені, коли обговорюється проблема врівноваженості, то в першу чергу мається на увазі вихідна конструкція без всяких додаткових валів і т.п.
Як споживачеві - все одно! Але ми-то в теорію полізли! Втім, ми ж про одне й те ж говоримо: спочатку всякі 3-х цилиндровиком неврівноважені на 50%! А вже як їх вилизують і чим обважують, щоб можна було на практиці використовувати - питання інше: хто ж з ним сперечається-то? Після таких доробок будь движок «нулики» у всіх графах може отримати. Як неумещій плавати, на якого рятувальний жилет натягнули.
До речі, як щодо п'яти циліндрів «Вольво»?
Добрий вечір! Спасибі, Олександр, за настільки цікаву інформацію ... Мене дуже цікавить, як не дивно, п'ятициліндровий двигун Хаммера 3. Що, цікаво, змусило інженерів звертатися до такої компановке.
До речі, дуже НЕ оюблю звук рядної четвірки ... Її свист глушу музикою, вентилятором ... Відкритим люком ... Тільки б не чути цей безпорадний сип, який страждає тахікардією ...
Віталій, п'ятициліндрові мотори - необхідність, яка визначається компонуванням подмоторную відсіку за умови вимог досягнення заданої потужності і моментной характерісткі. Та ще за умови максимальної уніфікації з моторами меншою (або більшою) потужності. Адже найбільший головний біль будь-якого серійного виробництва - це перехід на інший розмір деталей.
Повертаючись до теми статті, з точки зору врівноваженості ці мотори складні - потрібні двухвальні врівноважують механізми першого і другого порядку. Але для такої серйозної машини - це не проблема, як розумію.
У підручниках з ДВС пишуть, що мінімум циліндрів для рівномірної роботи ДВС-6, у рядних шісток при цьому елементарно більше опорних шийок коленвала (7 здається). Звідси і ресурс.
А питання теми дійсно не коректне.
Виробник в будь-якому випадку буде реалізовувати якісь заходи по зниженню вібрацій. Яка нам різниця які саме (важливіше результат).
Маленькі двигуни просто дешевше, легше, даунсайзінг і наддув дозволяють знімати цілком пристойні характеристики з маленького обсягу при хорошій економічності. Не знаю правда як з приемистостью. Мені особисто багатолітрові атмосферники більше до душі (простіше і надійніше).
Хочу задати питання інше.
Яка схема має найбільший ресурс (при тому що движки-то практично одноразові - ремонтні розміри не проектують).
І чи впливає розташування ДВС (в базі, в передньому звисі і.т.д.) на вібрації і ресурс. Який варіант ефективніше-довговічніше.
Як поводяться при цьому ДВС має цикл Аткінсона, (Стірлінга) і.т.д.
По першому питанню - все просто, чим вище врівноваженість, тим менше динамічні навантаження на деталі КШМ, опори двигуна, значить - вище ресурс. Крім того, будь-який врівноважує механізм - додаткові деталі, схильні до зносу і відмови, тому їх поява в конструкції не підвищує надійність силового агрегату.
За другим - розташування агрегату в цілому на ресурс впливати не повинно. Тут, скоріше, треба підходити з боку надійності трансмісії. І тут той же принцип - чим менше додаткових вузлів і агрегатів, тим вище надійність. Правильно хтось сказав добрі слова про старі великі атмосферники, мають величезні ресурси.
З приводу Стірлінга і інших хитрувань нічого сказати не можу, не моя тема. Їх компонувальні схеми треба розглядати окремо.
Неврівноважені мотори потрібні.
Наприклад, компанія Yamaha кілька років тому на серійному спортбайке YZF-R1 c мотором R4, змінила порядок запалювання в циліндрах, зробивши проміжки часу між спалахами нерівномірними. Для цього треба було виготовити «кривий» у вигляді зірки колінчастий вал і застосувати додатковий балансування вал.
Питається - Для чого це було зроблено?
Для кращого контролю за мотоциклом і більшого прискорення на виході з поворотів! Оскільки в момент великого проміжку між спалахами у ведучого колеса більше шансів відновити зчеплення з дорогою якщо воно почало пробуксовувати. А ще у такого мотора гарний звук, схожий на v-подібні мотори.
У зазначеному вами випадку мова йшла не про додавання неврівноваженості, а про свідоме введення нерівномірності робочих тактів.
Це давало потрібні паузи в тязі і сприяло стабілізації заднього колеса.
Є тут висловлювання, про те чи не все одно як досягається врівноваженість. Все це від лукавого.
Балансирні вали використовуються давно і як правило суміщені з маслянним насосом. Наприклад, оригінал масляний насос без балансирних валів на ауді 1.8Т коштує близько 8 т.р. а ось вже з балансирними валами на 2.0 тфсі варто оригінал близько 40 тисяч рублів. Зараз модно подовжувати між сервісні інтервали. А чим рідше заміна масла, тим сильніше зашлаковуватися ДВС. Після таких подовжених між сервісних інтервалів до 7-9 років автомобіля (в залежності від інтенсивності експлуатації) а то і раніше потрібна заміна масляного насоса. Одна справа 8 рублів, а інша справа 40. Я думаю не все одно буде будь-якому обивателю скільки заплатити. Так що моя особиста думка в тому що чим двигун спочатку простіше, тим він буде дешевше в експлуатації і з значно більшим терміном служби, а так набагато ремонтно пригоднее.
Ось звичайно 6ть горщиків це теж не варіант, в плані економічності, але раніше 4 циліндри мотор, добре налаштований ніяких відчутних вібрації не для обивателя не давав, а всі ці технології, це вже перебір. Пора вже ті зусилля які вкладаються в доробку сучасних ДВС направляти в інше русло і шукати по справжньому ефективну заміну ДВС.
3 горщика, якими б їх не зробили, по факту навіть з включеним кондиціонером мотор гасне. А всі хитрощі 3мя циліндрами за фактом
роблять такі мотори вкрай не ремонтно придатними, з дуже маленьким ресурсом. Наприклад 3 циліндровий дизель від ФВ, за технологією навіть бугеля можна відкручувати. Тобто фактично, двигун не має жодного ремнтного розміру ні поршневий ні колінно-шатунной групи.
Тим часом виробники зайняті переважно здешевленням виробництва.
Конкуренція стає все міцне, особливо цінова.
Щоб продавати - треба запропонувати дешевше.
Щоб запропонувати дешевше і не прогоріти - треба економити в виробництві.
Дуже давно, на першій лекції з теоретичної механіки, викладач сказав нам, першокурсникам, наступне: «Дехто думає,« крутиться »- значить« обертається ». Я не чіпляюся до слів, але все ж, колінвал обертається або ж крутиться?
З трициліндровим барахлом все ясно. Нічого хорошого в них немає, але робити будуть саме їх - ось і все. Тому що це вигідно. А ми будемо на них їздити, тому що нічого іншого не буде. Між іншим, ситуація схожа на сам журнал ЗР. Чи не друкує нічого хорошого, віддає свої сторінки не доцентам, а блондинкам і іншим, не відрізняє лендровер від рейджровера, проте вважає себе найкращим. Але він, на відміну від автопрому, дограється: чіателей він втратить повністю! А ми підемо сюди. Втім, раптом і звідси доцентів »попросять» піти? Дорогу мужикам в туфельках і блондинкам, які не бажають їздити на електрокарах!
Тема 5 циліндрових двигунів не розкрита, напишіть чтонить про G20a / g25a HONDA
This is a most uesufl contribution to the debate
Чому в статті та дискусії забуті основні на ринку врівноважені шістки V6? Від рядних R4 на колишніх машинах завжди відчував вібрацію, а у моєї першої машини з V6 (G6EA) двигун працює без вібрацій.
Купив мій друган - Рено Логан. Новйо.
Стоїмо куримо. Зима, тиша на стоянці.
А у тебе говорить двигло тихіше буде.
Так лано-о-о-о ...
Послухали - дійсно тихіше.
6g72 реально краще ніж реновская четвірка. все таки v-6.
Але важче рази в 2.
І дорожче напевно в три.
Але теорія говорить що 6 в ряд ще крутіше.
Тільки що то їх на ринку немає (шевролетка Епіка тільки і напевно все).
Довга і важка.
Так що ви маєте рацію, 6 завжди краще ніж 4.
It's great to find soemnoe so on the ball
На мою гілка пішла від теми. Вже і журнал обгидили.
Ще раз. Неврівноважені мотори нікому не потрібні. Їх просто ніхто не купить.
Схеми 6-8-12 - від них ніхто не відмовляється, але ціна-а-а ...
Масовий сегмент не потягне. а 4 горщика тема дослідження уздовж і поперек.
Ось і шукають конструктори резерви в 3-х або 3 + електромотор та інше.
Тема в теорії вся давно (ще років 40 назад) вже досліджена.
Всі резерви, недоліки, плюси обгрунтовані і показані. Поршні назустріч - рідкісні схеми є в танкових Двигло - це окрема тема.
Про Аткінсона я питав це тойота пріус. Про електрочастини все зрозуміло, а ось як з ДВС?
На мою потрібно закрити тему.
Бабло буде купе 6 або 8.
Чи не буде - візьмемо 4 теж не погано. Свої 300 тис. Все повинно відходити.
Так що пропоную закрити питання.
1,5 року їздив на трьохциліндрової машіне.Особих вібрації не заметіл.У будь-якої бюджетної машини двигун гучніше, ніж у більш дорогий.
You have more useful info than the Britsih had colonies pre-WWII.
I was struck by the honesty of your psoitng
Всі ці сили інерції, невдала конструкція - в принципі фігня, так як все нівелюється режимом роботи, доглядом за самим двигуном. Марк II з рядною шісткою який - небудь розумник - гонщик укочена так, що вона заводитися потім не буде, а яка - небудь конструктивно невдала Porsche 356 з 4 - ой оппозитом при належному догляді, своєчасному дрібному ремонті, буде через 60 років радувати внуків першого власника .
Та й якість виготовлення окремих деталей - теж не остання річ.
Вібрація від 4х циліндрів на легковому НЕ чувствуется.Зато на тракторному дизелі - дуже навіть не плохо.Особенно Д-160.V подібний 8ми циліндровий з кутом розвалу 90гр. при наявності двох противаг - на шківі і маховику можна вважати повністю врівноваженим - не гірше рядної шестеркі.А ось є ще рядна шістка двухтактная - ЯАЗ 206 - так він неврівноважений! Щоб він став врівноваженим є два вала з обертовими валами назустріч для компенсації моментів інерції першого порядка.Так що повністю врівноважена чотиритактний рядна шістка з рівними проміжками займання, а 2х тактний - немає.