В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) множество массивных компонентов, которые перемещаются с высокой скоростью, создавая ускорение. Согласно законам физики, умножение массы на ускорение дает силу, и в ДВС таких силовых взаимодействий несколько. Речь идет о силах инерции, возникающих из-за движения поршней и связанных с ними деталей, а также о силах инерции, вызванных вращением неуравновешенных частей, таких как шейки коленвала. Силы, приложенные на определенном расстоянии от точки опоры, генерируют моменты, рассказывает эксперт «За рулем» Михаил Колодочкин.
Все эти силы и моменты передаются на опоры двигателя и кузов автомобиля, что приводит к вибрациям. Характер этих вибраций зависит от множества факторов: конструкции двигателя, количества и расположения цилиндров, угла между блоками цилиндров, порядка работы цилиндров и скорости вращения коленчатого вала.
В некоторых случаях эти факторы могут полностью компенсировать друг друга, создавая так называемый полностью самоуравновешенный двигатель. Самоуравновешенность характеризуется шестью основными признаками, среди которых равенство нулю суммарных сил инерции, возникающих из-за поступательного движения масс (сил инерции первого и второго порядка), а также суммарных центробежных сил. Дополнительным условием является равенство нулю моментов этих сил относительно середины коленчатого вала в плоскости его оси.
Двигатели с рядным расположением шести цилиндров и V-образные двенадцатицилиндровые двигатели являются примерами полностью самоуравновешенных конструкций. Для балансировки других типов двигателей инженеры используют различные конструктивные решения.
Например, неуравновешенные моменты можно уменьшить с помощью специальных дисбалансов на маховиках или дополнительных противовесов на коленчатом валу. Для минимизации сил инерции первого и второго порядка применяются специальные уравновешивающие механизмы, приводимые в движение от коленчатого вала и вращающиеся с той же скоростью или с удвоенной частотой вращения.
