Что такое вибрация двигателя внутреннего сгорания

Почему вазовские моторы постоянно трясет — экспертный разбор

Для начала разберемся, только ли тольяттинские двигатели неуравновешенн ы или это беда всех моторов.

Любой поршневой двигатель внутреннего сгорания генерирует вибрации в широком частотном диапазоне. Это не газовая турбина и не электродвигатель, где идеально отбалансированный ротор вращается с высокой частотой.

Вибрации можно разделить на три типа.

1. Вибрации, от которых нельзя избавиться никакими техническими ухищрениями.
2. Вибрации, вызванные неточным изготовлением деталей и узлов. Такие вибрации можно уменьшить, повысив допуски изготовления компонентов.
3. Вибрации, вызванные неисправностями мотора.

Особенности ДВС

Любой четырехцилиндровый четырехтактный двигатель не сбалансирован. Казалось бы: два поршня идут вниз, два вверх, все уравновешено. Но остаются нескомпенсированными силы инерции второго порядка, которые пытаются сотрясать весь мотор вверх-вниз с частотой, вдвое превышающей частоту вращения коленвала. Для борьбы с этим явлением придумана схема с двумя балансировочными валами, вращающимися в противоположные стороны вдвое быстрее коленчатого вала. Эти валы своими колебаниями позволяют полностью компенсировать колебания от неуравновешенности шатунно-поршневой группы. Примером может быть ниссановский мотор MR20DE, который встречается на популярных у нас кроссоверах X-Trail и Qashqai.

Почему же вазовские мотористы не используют это решение? Дело в том, что такие системы ставят на двигатели с рабочим объемом от 2 литров. У такого мотора масса поршня с шатуном в сборе оказывается достаточно большой. Если же рабочий объем меньше, то и диаметр поршня и длина шатуна тоже меньше — как и общий вес деталей. Вследствие этого и вибраций меньше. Самый большой серийно выпускающийся в Тольятти двигатель имеет рабочий объем 1,8 л. Поэтому балансировочных валов здесь нет.

Культура производства

Никакой ручной сборки, обкатки, а потом разборки и промеров, как это делают в компании Rolls-Royce, на ВАЗе, конечно, не практикуют. Но и откровенного конвейерного брака, как иногда бывало в 90-е годы прошлого века, уже не увидишь. Однако всегда есть шанс того, что какому-то двигателю достанутся детали с неудачным совпадением допусков.

Дело в том, что разница в весе между двумя одинаковыми поршнями или шатунами из одной партии может достигать нескольких граммов. У большинства иномарок с двигателем рабочего объема 1.6–1.8 л допустимая разница не превышает трех граммов. А реально укладывается в 1–2 г. Хочется верить, что подобных допусков сегодня придерживаются и на ВАЗе. Но даже если и так — представьте, что самому тяжелому из комплекта поршню достанется еще и самый тяжелый шатун. Тогда разница между поршнем и шатуном в сборе одного из цилиндров будет значительно отличаться от массы этих деталей в другом цилиндре. Отсюда и повышенные вибрации.

Поэтому при ремонте с заменой деталей шатунно-поршневой группы хороший моторист постарается убрать разницу в весе ремонтных деталей. Для этого с поршня или шатуна удаляется небольшой слой металла с таким расчетом, чтобы все детали «подтянуть» по весу к самой легкой. Горе-мастер не обратит на это внимания и в результате может увеличить вибрацию собранного мотора.

Впрочем, от самого АВТОВАЗа на этом этапе уже ничего не зависит. А могут ли пересмотреть допуски деталей шатунно-поршневой группы на конвейере? Вполне. И это наверняка даст положительный эффект. Вот только нельзя забывать о том, что культура производства моторов на ВАЗе находится сегодня на среднем уровне и в целом соответствует ценовому диапазону выпускаемых автомобилей. Чем строже допуски, тем дороже в итоге конечный продукт. Готовы ли покупатели вазовских машин платить больше? Едва ли.

Качество комплектующих

Предложений на рынке запасных частей для вазовских моторов пруд пруди, гораздо больше, чем для иномарок. И это понятно: в рейтингах продаж АВТОВАЗ лидирует. Неудивительно и то, что среди прорвы запчастей масса поддельной или недостаточно качественной продукции. А это, в свою очередь, также влияет на вибронагруженность силового агрегата. Повышенные вибрации могут быть спровоцированы дефектами вспомогательных агрегатов, приводимых ремнем, или некондиционным маховиком, а также ведущим и ведомым диском сцепления. А еще в ходе эксплуатации добавить вибраций способен шкив коленчатого вала, особенно если у него начал расслаиваться резиновый демпфер. Очень часто на вазовских моторах вибрацию вызывают неисправные датчики массового расхода воздуха.

Заметно возрастают вибрации, когда есть недостатки в работе одного цилиндра — двигатель «троит». Вот несколько самых распространенных причин.

• Перебои в искрообразовании. Возможные виновники — свеча, катушка, высоковольтный провод.
• Перебои в подаче топлива (неисправна/засорилась форсунка).
• Подсос неучтенного воздуха в один из цилиндров из-за негерметичной прокладки впускного трубопровода.
• Низкая компрессия в одном из цилиндров. Может быть вызвана недостаточным уплотнением поршня в цилиндре, негерметичностью клапанного механизма или прокладки ГБЦ.

Все вибрации силового агрегата призваны компенсировать резинометаллические опоры. С этой задачей они справляются до тех пор, пока сами исправны. А при выходе из строя могут усиливать вибрации.

Вообще, надо отметить, что на форумах любителей Лады многие страницы посвящены вибрации и троению двигателей. Причем специалисты в дилерском центре чаще всего неисправности не усматривают — почти всегда ссылаются на плохой бензин. Доля истины в этом есть. Во-первых, во многих регионах качество топлива ощутимо хуже, чем в столице. Во-вторых, многие не от хорошей жизни заправляются на «левых» АЗС в надежде сэкономить. И такая экономия очень часто «вылезает боком».

В целом же вазовские двигатели по уровню вибраций лишь немного проигрывают аналогичным моторам иномарок в том же ценовом сегменте.

• Шесть самых надежных двигателей (из тех, что еще продаются) мы собрали в этой публикации.

Вибрация двигателя на холостых оборотах: основные причины появления и способы устранения

Одной из причин некорректной работы двигателя, приводящей к значительному и дорогостоящему ремонту автомобиля, является сильная вибрация двигателя на холостом ходу.

Вовремя проведенная диагностика и последующие принятые для устранения вибрации меры могут в полной мере застраховать автовладельца от многих неприятностей, включая не только комфорт и безопасность эксплуатации авто, но и существенные финансовые вложения в капитальный ремонт.

Работа исправного двигателя подразумевает присутствие минимальных вибраций. При понижении температуры воздуха мотор может вибрировать несколько сильнее. Однако после пяти минут работы эти колебания должны исчезнуть полностью.

Появление достаточно заметных вибраций, пропусков, рывков, провалов и/или посторонних звуков во время работы мотора указывает на то, что вибрационный режим нарушен в силу наступления ситуаций определенного характера.

Причины вибрации

Если мотор работает корректно в режиме холостых оборотов, то вибрация от двигателя отсутствует, потому как в исправленном моторе нет причин для ее образования. Ведь в этом случае крутящий момент просто не передается через КПП карданному валу, а потому все трансмиссионные узловые элементы должны функционировать без каких-либо колебаний.

Если же автовладелец отметил для себя несвойственные нормальному режиму работы изменения, то необходимо в ближайшее время записаться на диагностику автомобиля, так как вовремя обнаруженная сильная вибрация двигателя может стать поводом для серьезного ремонта.

Как показывает практика, существуют следующие основополагающие причины вибрации.

1. Перебои в работе цилиндров. Довольно распространенное явление, опытные водители дают ей также и второе название — «троит мотор». Вибрация двигателя на холостых объясняется постоянными или периодическими перебоями функционирования одного или сразу нескольких цилиндров. Происходить это может в силу многих обстоятельств, самыми распространенными среди которых являются:
   • снижение компрессии;
   • недостаток или, напротив, переизбыток воздуха в цилиндрах;
   • проникновение слишком маленького или наоборот большого количества горючего в цилиндры;
   • ранний или поздний момент зажигания в камере сгорания топливно-воздушной смеси.

Каждая из вышеперечисленных причин может проявляться в большей или меньшей степени, но полного прекращения наблюдаться не будет. Посредством этого вибрация передается на кузов, либо водитель может ощущать ее на руле, что приводит к общему дискомфорту людей, находящихся в автомобиле.

Стоит заметить, что возникающий при вибрациях дискомфорт можно частично компенсировать увеличением частоты вращения коленчатого вала (нажатием на газ), но при этом мощность двигателя будет все равно находиться на низком уровне.

Дело в том, что нагрузка на коленвал при частично поврежденном или неработающем цилиндре в любом случае будет оставаться неравномерной, вызывать рывки и/или прорывы в работе автомобиля.

Устранять проблемы такого характера следует в кратчайшие сроки, так как кроме возникновения вибраций, разрушающих мотор, в камере сгорания неисправных цилиндров не осуществляется нормальное сгорание топливной смеси.

В этом случае избыточное количество горючего начинает смывать смазочный материал со стенок цилиндра, увеличивая степень износа его зеркала. Кроме этого, излишки горючей смеси с большей долей вероятности начнут проникать сквозь уплотнительные детали, а значит, попадут в состав моторного масла, снижая тем самым его эксплуатационные свойства.

1. Одной из причин возникновения вибрации может стать неправильная (непрофессиональная) замена ремня ГРМ. Это важно потому как смещение ремня при установке даже на один зубчик станет поводом для нарушения фаз газораспределения.
2. Недостаточное крепление силового агрегата. Легче всего диагностировать данную причину в тот момент, когда автомобиль не движется, а стоит на месте. При запуске двигателя и последовательном увеличении числа оборотов степень вибрационных колебаний также будет прогрессировать. Чаще всего данная причина характерна для авто с большим пробегом, так как из-за большого количества пройденных километров, да если еще в условиях плохого дорожного покрытия, неизбежно приведет к ослаблению крепления мотора.
3. Также поводом для возникновения вибрации в этом секторе могут стать пришедшие в эксплуатационную непригодность подушки двигателя. Они по своей сути являются демпфером, способным не только фиксировать ДВС, но и гасить его вибрации. Дефекты подушек (а их четыре штуки) могут вызвать звук металлического скрежета. На практике чаще всего лопаются передние опоры, так как именно они испытывают большую часть инерционных и динамических нагрузок. Как правило, подушки необходимо менять парно.
4. Не проведенная балансировка коленвала. При замене данная важная деталь должна пройти обязательную процедуру калибровки на специализированном стенде. Только так можно избежать потенциального возникновения вибраций, которые будут передаваться на другие узлы автомобиля.
5. Детали цилиндропоршневой группы разного веса. Причина не очень распространенная, но все-таки встречающаяся. Как правило, характерно для автомобилей, чей пробег превысил отметку в 200 тыс. км. При таких показателях образуется существенная разница между массой поршня, маслосъемных колпачков, гильз, компрессионных колец и т.д. Дело в том, что при длительной эксплуатации автомашины вышеперечисленные детали изнашиваются достаточно неравномерно. Это становится причиной возникновения в цилиндропоршневой группе колебания, которые легко диагностируются, когда двигатель запущенный.

Нормальная работа силового агрегата подразумевает от восьмисот до тысячи оборотов за минуту, показатель зависит от мощности двигателя. Если количество холостых оборотов гораздо меньше установленной нижней границы, то мотор просто перестанет работать, автомобиль заглохнет.

Если же число оборотов превалирует за верхний показатель, то потенциально возникнет увеличенный расход бензина, а также автовладелец может гарантированно ожидать более быстрое, чем обычно, изнашивание различных деталей и узлов авто. Поэтому крайне важно, при возникновении даже незначительных вибраций пройти соответствующую диагностику и необходимые ремонтные работы.

Способы устранения вибраций

После грамотной, профессиональной установки причины возникновения вибраций двигателя необходимо в кратчайшие сроки их устранить. Способы «лечения» весьма разнообразны, все зависит от «диагноза».

Низкая компрессия

Одной из причин троения двигателя — низкий уровень компрессии в цилиндрах. Это может возникнуть вследствие выхода из строя какой-либо детали, входящей в состав цилиндропоршневой группы. Для того чтобы устранить данную неполадку придется прибегнуть к разборке самого двигателя.

Причиной низкого уровня компрессии может крыться в изношенном состоянии поршня, поршневых колец и/или клапанов. В этом случае самым оптимальным и рациональным вариантом устранения вибрации будет являться лишь полная профессиональная замена дефектных деталей.

При самостоятельной замене либо варианте восстановления возможно возникновение дальнейших, более значительных поломок, а значит, и дорогостоящего ремонта всей силовой установки.

Неравномерное поступление воздуха

Если воздух попадает в камеру сгорания непропорционально, то исправить это можно элементарной заменой воздушного фильтра. Следует также тщательно осмотреть магистраль системы подачи воздуха на трещины и сколы. Рекомендуется произвести замену датчики массовой подачи воздуха и дроссельной заслонки.

Некорректная подача топлива

В этом случае профессиональные автослесари советуют выполнить следующий алгоритм действий:

• тщательно осмотреть и очистить форсунки;
• если после этого проблема не устранилась, то форсунки подлежат полной замене;
• провести инспекцию состояния и работы топливного насоса, при необходимости — замена в сборе;
• определить и сбросить ошибки ЭБУ

Система зажигания

При диагностировании раннего или, напротив, более позднего момент зажигания в системе, следует обратить внимание на состояние и нагар свечей, также на целостность высоковольтных проводов. Если требуется замена — то лучше всего делать это со всем комплектом.

Крепления двигателя

В случае, когда крепежные элементы разболтались, либо вышли из строя опоры двигателя, то необходимо соответствующим образом и последовательно усилить крепления. Подушки проверить на наличие трещин и других дефектов, в случае необходимости — попарная и полная замена.

Кроме вышеперечисленных мероприятий для устранения сильных вибраций, исходящих от двигателя актуальным может стать грамотная установка ремня ГРМ, профессиональная балансировка коленчатого вала, а также замена разных по массе (износившихся) элементов ЦПГ.

Таким образом, «пляска» силового агрегата может возникнуть по разным причинам, которые также соответственно и устраняются каждая по своему алгоритму. Ликвидация причин возникновения вибраций — процесс необходимый, так как такие колебания помимо причиняемого дискомфорта водителю и пассажирам, могут привести к дорогостоящему ремонту самого двигателя автомобиля.

Кроме этого, одной из частых причин сильной вибрации является самопроизвольное ослабление крепежных элементов. И если капитальный ремонт двигателя — пусть дорогостоящая процедура, но все же исправимая, то ослабленные болты и гайки особенно во время движения автомобиля могут привести к непоправимым последствиям.

Вибродиагностика дефектов поршневых машин

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

К диагностируемым в процессе эксплуатации крупным агрегатам с узлами возвратно-поступательного действия следует отнести, прежде всего, поршневые компрессоры и двигатели внутреннего сгорания. В разделе настоящего обзора, посвященном общим вопросам вибродиагностики агрегатов с узлами вращения, отмечалось, что наличие в агрегате возвратно-поступательных узлов ограничивает те ее возможности, которые дает обнаружение по высокочастотной вибрации микроударов в узлах трения. Причина – рабочие ударные нагрузки в узлах возвратно-поступательного действия, маскирующие реакцию вибрации на микроудары. Следствие – переход на диагностирование по вибрации развитых дефектов с анализом формы сигналов путем осциллографирования составляющих сигнала вибрации, возбуждаемой цилиндропоршневой группой, клапанами и инжекторами.

Естественно, что некоторые из общих вибрационных признаков состояния вращающегося оборудования, получаемые при спектральном анализе вибрации, сохраняют свою эффективность и в диагностике агрегатов с возвратно-поступательными узлами.

Вибродиагностика поршневых машин с количеством цилиндров более одного, как правило, включает в себя решение трех задач разного уровня:

• диагностика неидентичности рабочих процессов в разных цилиндрах,
• диагностика дефектного узла,
• диагностика дефекта в конкретном узле.

Для решения первой задачи используется особенность функционирования многоцилиндровых машин, крутящий момент которых формируется из сдвинутых во времени импульсных моментов каждого цилиндра. Соответственно, при изменении величины момента одного из цилиндров относительно других, на коленчатый вал и корпус машины начинает действовать пульсирующий момент, увеличивающий ее тангенциальную (поворотную) вибрацию. При двухтактной работе цилиндра эта частота совпадает, а при четырехтактной она оказывается в два раза ниже частоты вращения коленчатого вала.

Цилиндры поршневых нагнетателей обычно работают по двухтактной схеме, и обнаружить рост тангенциальной вибрации на частоте вращения просто лишь при креплении нагнетателя к фундаменту на упругих опорах, когда радиальная и поворотная вибрация машин на частоте вращения хорошо разделяется. В двигателях внутреннего сгорания чаще используется четырехтактная схема, при которой источником вибрации двигателя на половине частоты вращения, могут быть только нарушениях в работе одного из цилиндров. Поэтому эффективный мониторинг состояния двигателей сгорания и при упругом, и при жестком креплении двигателя реализуется простейшими виброанализаторами, способными измерять спектр вибрации и определять ее величину на частоте вращения коленчатого вала и на ее субгармонике (половине частоты вращения). Необходимо только количественно задать порог на уровень вибрации с частотой в половину оборотной или на ее отношение к уровню оборотной вибрации для конкретной частоты вращения двигателя. Порог опасности может составлять около 5% (по вибоускорению).

Решить вторую задачу – определения дефектного цилиндра можно путем сравнения широкополосных спектров вибрации цилиндров, измеряя их, например, в одних и тех же точках на крышках разных цилиндров. Если причина в работе клапанов — изменения в их работе можно обнаружить, сравнивая с эталоном по группе одинаковых машин широкополосные спектры вибрации опор вращения коленчатых валов. Контролировать состояние турбин высокого давления можно по широкополосным спектрам вибрации их опор вращения.

Первые две задачи – это задачи выявления дефектной машины и, предварительно, дефектного узла, необходимые для принятия решения о проведении работ по дефектации, а далее – по наладке или ремонту.

Диагностика, требуемая для наладки двигателей внутреннего сгорания – клапанов и топливной аппаратуры – более сложная и требует совместного анализа формы рабочих процессов и импульсной вибрации. Из рабочих процессов – это их индикаторная диаграмма, из вибрационных – импульсная вибрация крышек цилиндров и топливных трубок. Типичный сигнал импульсной вибрации с объемного датчика вибрации топливной трубки дизеля приведен на рис.15.12, на котором (в угловых координатах) показаны ключевые моменты функционирования топливной системы.

Рис.15.12 Объемные колебания топливопровода одного из цилиндров дизеля в угловых координатах вала.

Следующий и более сложный вопрос – диагностика износа механических элементов цилиндропоршневой группы — колец, подшипников коленчатого вала, кривошипно-шатунных узлов. В многоцилиндровых поршневых нагнетателях, где работа клапанов определяется давлением в цилиндре, интегральную оценку износа каждого цилиндра можно производить по временным задержкам срабатывания клапанов в разных цилиндрах. При этом дефектный клапан, если таковой есть, выделяется по форме импульсной вибрации, регистрируемой при его открывании и закрывании, а также по интервалу между моментами открытия и закрытия.

В дизеле клапанный механизм жестко связан с распределительными валами, угол срабатывания клапанов зависит от состояния (износа) собственно клапанов и распределительного вала и практически не зависит от износа подшипников коленчатого вала и шатунно-кривошипного механизма. Поэтому оценку их износа пытаются проводить по форме и сдвигу во времени ударного импульса, возникающего при реверсе поршня перед подачей топлива в цилиндр.

Вибрация и уравновешенность

За исключением роторного, у всех мотоциклетных двигателей есть ряд вращающихся деталей и ряд деталей, которые перемещаются вверх-вниз или движутся возвратно-поступательно

Вибрация [ ]

Причиной вибрации двигателя является движение коленчатого вала, шатунов и поршней. Если начать рассмотрение с маховиков, в отдельности они могут вращаться совершенно легко на своих подшипниках и не вызывать никаких вибраций. Как только к маховику добавляется определенное количество вращающихся узлов, а именно: палец кривошипа, подшипник нижней головки шатуна и нижняя часть шатуна, появляется проблема вибрации, вызванная разбалансировкой вращающихся или центробежных сил.

Но когда доходит до деталей двигающихся возвратно-поступательно, как-то: верхняя половина шатуна и поршень, задача становится менее однозначной. Объяснение не менее сложно. Как только поршень достигает вершины своего хода (ВМТ], он должен резко замедлиться, потом остановиться, и затем быстро ускориться в обратном направлении. Он достигает максимальной скорости приблизительно в середине хода вниз, затем он должен замедлиться, остановиться в НМТ, и затем снова ускориться, и так далее. Каждый раз, когда поршень оказывается в ВМТ или НМТ, резкое замедление вызывает импульс вибрации по всему двигателю. Силы, которые вызывают вибрацию, называют возвратно- поступательными или инерционными, они максимальны в ВМТ и НМТ и равны нулю в середине хода поршня, когда скорость его движения максимальна.

Уравновешивание [ ]

Устранить вредное влияние вращающих или центробежных сил достаточно просто: надо удалить часть материала с маховика рядом с пальцем кривошипа или прибавить такое же количество материала напротив него, и конструкция снова сбалансирована Для компенсации возвратно-поступательных сил или сил инерции можно продолжать увеличивать массу маховиков с противоположной пальцу кривошипа стороны так, чтобы был сбалансирован общий вес узлов, перемещающихся возвратно-поступательно. Это называется показателем 100%-ной уравновешенности. Создав неуравновешенные силы второго порядка, мы полностью исключаем неуравновешенность в ВМТ и НМТ хода поршня, и, таким образом, решаем задачу вибрации — или все-таки нет? К сожалению, нет. Проблема заключается в том, что эта схема не работает между ВМТ и НМТ, потому что добавленная (уравновешивающая) масса на маховиках создает постоянную крутящую силу, в то время как возвратно-поступательно движущаяся сила изменяется от максимума до нуля и наоборот. В результате появляется горизонтальная вибрация.

Сложность состоит в том, что поршень и шатун не находятся в одном и том же положении относительно маховиков, и неуравновешенные силы постоянно изменяются по мере поворота коленчатого вала. Даже несмотря на постоянство суммарной массы составляющих коленчатого вала, часть этой массы постоянно изменяет свое положение, и, соответственно, появляются изменяющиеся крутящие силы. Не существует абсолютного решения этой задачи, единственный путь, открытый перед конструктором двигателей — компромисс. Необходимо добиться снижения показателя уравновешенности возвратно-поступательно движущихся масс (ВПДМ) так, чтобы неуравновешенность крутящих сил тоже снизилась, но с приемлемой степенью неуравновешенности ВПДМ. Окончательный показатель уравновешенности устанавливается на основе максимальной расчетной частоты вращения проектируемого двигателя, типа рамы и множества других соображений, он меняется от одного двигателя к другому, но обычно составляет около 60-70%.

Силы, которые мы до сих пор рассматривали, называются неуравновешенными силами первого порядка. Есть еще силы второго порядка, с которыми также приходится иметь дело. На этом этапе все становится еще сложнее. Пока мы предполагали, что величина возвратно-поступательно движущейся силы одинакова — в ВМТ и в НМТ. К сожалению, дела обстоят иначе, и связано это с угловым положением шатуна. Фактически максимальная скорость поршня достигается немного ближе к ВМТ, а не в середине хода поршня. Это означает, что при заданной частоте вращения двигателя меньше времени отводится на то, чтобы поршень замедлился от максимальной значения скорости, остановился, поменял направление и затем ускорился до максимального значения за ВМТ, а затем все повторилось у НМТ. Поскольку возвратно-поступательно движущая сила (или инерция) связана как с массой, так и с ускорением и замедлением, то сила, действующая в ВМТ, больше, чем в НМТ.

Уравновешивание двигателя становится очень сложной задачей с математической точки зрения. Достаточно сказать, что существующие методы представляют собой компромисс по сравнению с идеальной ситуацией. Исходя из того, что основы уравновешивания осмыслены, становится понятно, почему проектировщики двигателей испробовали множество различных схем двигателя и коленчатого вала (взаимное расположение одного поршня относительно другого в многоцилиндровых двигателях): для того, чтобы исследовать и устранить или, по крайней мере, минимизировать присущие им проблемы.

Если мы рассмотрим несколько двигателей,то станет ясно, что задача усложняется с увеличением размеров двигателя. На мопедном двигателе неуравновешенные силы могут быть достаточно велики, но так как масса поршня и шатуна мала, вибрация ощущается только в виде слабой дрожи на руле-проблема, столь серьезно обозначенная в теории, на практике оказывается незначительной. Однако на больших машинах вибрация становится настолько ощутимой, что в определенный момент она начинает ограничивать максимальную размерность двигателя, хотя и существует множество других соображений, отчасти объясняющих отсутствие одноцилиндровых двигателей объемом 1000 куб.см.

Проблема вибрации, связанная с возможными структурными схемами двигателя внутреннего сгорания, эффективно ограничивает объем одноцилиндровых двигателей — 650 куб.см. Это также объясняет, почему одноцилиндровые двигатели большого объема обычно выполняются низкооборотными: за счет снижения частоты вращения двигателя износ и вибрация сводятся к минимуму. Большая мощность означает больший объем и более высокие частоты вращения двигателя, так что возникает потребность в увеличении количества цилиндров.

Снижение влияния вибрации [ ]

Существует несколько путей снижения влияния вибрации, избавляющих от необходимости выбора трудного пути устранения самой причины. Очень важна конструкция рамы и навесных элементов, потому что они могут снижать или увеличивать вибрацию. Хорошим примером может послужить и руль, устанавливаемый на некоторых машинах. При эксплуатации вибрация рукояток руля достигает уровня, при котором происходит онемение пальцев. Решить эту проблему достаточно просто: необходимо утяжелить руль в области рукояток. Это приводит к изменению резонансной частоты руля и, следовательно, снижает вибрацию. Подобные методы применяются для устранения вибрации зеркал заднего вида и даже для предотвращения периодического растрескивания кронштейнов крепления.

Суть другого метода заключается в том, чтобы изолировать двигатель от рамы, применив для его крепления резиновые опоры, способствующие поглощению большей части вибрации. Существуют сопутствующие проблемы, связанные с необходимостью надежного закрепления двигателя для обеспечения его центровки с главной передачей, и обычно это приводит к затруднениям на всех двигателях (за исключением самых маленьких).

Использование различных методов снижения влияния вибрации уместно на машинах с низким уровнем вибрации или там, где нежелательно увеличение веса, но, существуют такие схемы двигателей, у которых уровень вибрации гораздо выше, чем у других. В тех случаях, когда комфортабельность и удобство значат больше, чем вес и мощность, необходимо продолжать заниматься причиной, а не ее последствиями.

Поскольку невозможно устранить силы, служащие источником затруднений, необходимо создать равные им, но противоположно направленные силы для устранения влияния уже существующих. Суть общепринятой методики заключается в использовании одного или нескольких уравновешивающих валов с приводом от коленчатого вала, которые вращаются в противоположном ему направлении. На валу размешаются противовесы, масса и расположение которых тщательно рассчитывается. Силы, создаваемые противовесами на уравновешивающем валу, устраняют вибрацию. Если вал используется для борьбы с силами первого порядка, то он вращается с той же частотой, что и коленчатый вал, но в противоположном направлении. Если вал используется для борьбы с силами второго порядка, то частота его вращения вдвое превышает частоту вращения двигателя, и опять же он вращается в противоположном коленчатому валу направлении.