Двигун внутрішнього згоряння — це по суті набір масивних деталей, які постійно рухаються з прискоренням. А де є маса й прискорення — там виникають сили. У ДВЗ таких сил одразу кілька типів.
По-перше, це сили інерції поступально рухомих мас: поршнів, шатунів і всього, що з ними пов’язане.
По-друге, сили інерції обертових, але неуравноважених мас — наприклад, шийок колінчастого вала та деталей, що обертаються разом із ними.
Якщо ж ці сили помножити на плече, ми отримаємо моменти, які передаються на опори двигуна і далі — на кузов автомобіля. Саме вони й є головним джерелом вібрацій, які ми відчуваємо в салоні.
Характер цих вібрацій залежить від багатьох факторів:
- конструкції двигуна,
- кількості циліндрів,
- кількості блоків і кута їх розвалу,
- порядку роботи циліндрів,
- обертів колінчастого вала.
У рідкісних випадках усі ці фактори так вдало поєднуються, що взаємно компенсують один одного. Такий двигун називають повністю самоуравноваженим.
Що таке повна уравноваженість?
Існує шість ознак самоуравноваженого двигуна. Якщо спростити, то всі вони зводяться до того, що:
- сумарні сили інерції поступально рухомих мас дорівнюють нулю;
- це стосується як сил першого порядку (з частотою обертання колінвала), так і другого порядку (з подвоєною частотою);
- сумарні відцентрові сили також дорівнюють нулю;
- і, що важливо, нульовими є моменти цих сил відносно середини колінчастого вала.
Хто ідеально збалансований?
Класичні приклади повністю самоуравноважених моторів:
- рядна “шістка” (R6)
- V-подібний 12-циліндровий двигун (V12)
Саме тому такі двигуни славляться винятковою плавністю роботи.
А що робити з іншими моторами?
Для всіх інших конфігурацій інженерам доводиться йти на хитрощі:
- неуравноважені моменти гасять дисбалансами маховика або додатковими противагами на колінчастому валі;
- сили інерції першого й другого порядку компенсують балансирними валами.
Ці механізми приводяться в рух від колінчастого вала й обертаються:
- або з тією ж швидкістю (балансири першого порядку),
- або вдвічі швидше (другого порядку).
Саме завдяки цим рішенням сучасні двигуни — навіть неідеально збалансовані за своєю природою — можуть працювати тихо, м’яко і без надмірних вібрацій.
