Полагая, что читателю достаточно известны общие положения динамики поршневых двигателей, остановимся на особенностях уравновешивания автомобильных двигателей. Одно- и двухцилиндровые двигатели не могли удовлетворить конструкторов, так как их динамика имеет основной недостаток, заключающийся в том, что в них силы инерции первого порядка не могут быть уравновешены противовесами; возможен только перенос их действия в плоскость, перпендикулярную оси цилиндра. Для наивыгоднейшей динамики двигателей с одним или двумя цилиндрами с первых шагов автомобилестроение стараются частично уравновесить эти силы, тем самым ослабляя их действие в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Предложенное Ланчестером уравновешивание сил инерции первого порядка противовесами на двух валах, вращающихся со скоростью коленчатого вала двигателя, не нашло применения в автомобильных двигателях, так как усложняло и утяжеляло двигатель. Силы инерции второго порядка в одно- и двухцилиндровых двигателях с линейным расположением цилиндров не могут быть уравновешены противовесами на коленчатом валу, но их величина сравнительно мала и поэтому конструкторы уравновешивать их не стремились, хотя по методу Ланчестера это возможно при помощи противовесов на валах, вращающихся с удвоенной по сравнению с коленчатым валом двигателя угловой скоростью

На первых четырехцилиндровых автомобильных двигателях применялись коленчатые валы с расположением колен под углом 180°, при этом для уравновешивания сил инерции первого порядка два кривошипа были направлены в одну сторону, а два других в противоположную, таким образом получились три варианта, показанные на рис. 31 и 32. Однако от первых двух вскоре вынуждены были отказаться, так как моменты сил инерции М₁ и М₂ имеют одинаковое направление, и, складываясь, дают суммарный момент удвоенной величины, вызывающий сильные вибрации двигателя, передающиеся на весь автомобиль. Только третий вариант (см. рис. 32) обеспечивает уравновешивание моментов сил инерции первого порядка, так как моменты М₁ и М₂ равны и имеют разные знаки. Такую форму имеют коленчатые валы современных четырехцилиндровых четырехтактных двигателей и преимущество их было оценено на первых шагах автомобилестроения. Но этим валам присущ большой недостаток: силы инерции второго порядка не могут -быть уравновешены, так как имеют во всех цилиндрах одинаковые знаки и суммируются.

Рис. 31. Схемы коленчатых валов первых автомобильных

четырехцилиндровых двигателей с неуравновешенным моментом сил инерции 1-го порядка 1—4 — номера цилиндров двигателя

Автор: Е.И. Гагарин