Вибрация двигателя внутреннего сгорания причины реферат

ПРИЧИНЫ ВИБРАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ НА ХОЛОСТОМ ХОДУ

ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ

  • Неравномерная компрессия в цилиндрах. Из-за снижения компрессии не происходит эффективное сгорание топливовоздушной смеси, вследствие чего поршень в проблемном цилиндре не получает должного ускорения. Причина вибрации на холостых оборотах в таком случае в уменьшении инерционного движения поршня на такте рабочего хода.
  • Пропуски зажигания в 1 либо сразу нескольких цилиндрах. Как и в случае с потерей компрессии, по причине плохого сгорания ТПВС поршень не получает должного ускорения, что приводит к неравномерному вращению коленчатого вала.
  • Неисправность двухмассового маховика. В исправном состоянии демпфер крутильных колебаний позволяет снизить нагрузку на коленчатый вал и элементы трансмиссии. В случае выхода из строя наблюдаются вибрации двигателя, сопровождающиеся характерным громыханием.
  • Износ подушек двигателя. Мотор в подкапотном пространстве удерживается на нескольких сайлентблоках. В случае трещин, надрывов резиновых демпферов вибрации будут передаваться на кузов и четко ощущаться в салоне.
  • Износ привода уравновешивающих валов и самих балансиров. Износ подшипников, растяжение цепи, неправильная регулировка натяжителя приводят к повышению шумности и вибрациям.

ПОДУШКИ ДВИГАТЕЛЯ

Замену подушек двигателя рекомендуем производить только с использованием оригинальных запчастей либо достойных аналогов. Покупая дешевые подушки от непроверенных производителей, вы рискуете нарваться на слишком жесткие демпфирующие вставки. В итоге после замены вибрация не только не пропадет, но и может усилиться.

КОМПРЕССИЯ

Проверять компрессию следует на холодном двигателе. Узнать, какая компрессия должна быть в двигателе, можно из руководства по ремонту и эксплуатации вашего автомобиля. Вслед за проверкой можно определить, что именно стало причиной потери компрессии: проблема с ЦПГ либо деталями ГРМ. Для этого залейте в проблемный цилиндр 25-30 мг моторного масла, после чего повторите замеры. Если компрессия выровняется, причина в износе ЦПГ. Отсутствие изменений свидетельствует о проблемах с ГРМ. Более точную диагностику причины вибраций на холостых можно осуществить пневмотестером.

ПРОПУСКИ ЗАЖИГАНИЯ

Самодиагностика современных ЭБУ двигателя позволяет определить номер цилиндра, что значительно облегчает поиск причины вибраций на холостом ходу. Множественные пропуски свидетельствуют о периодических проблемах сразу в нескольких цилиндрах. Из термина отнюдь не следует, что причина перебоев в работе именно в системе зажигания, так как ЭБУ определяет пропуски зажигания по неравномерности вращения коленчатого вала. Какие элементы чаще всего становятся причиной пропусков зажигания и повышенной вибрации?

  • Топливные форсунки (ТПВС переобогащенная или слишком бедная).
  • Свечи зажигания. К перебоям в подаче искры приводит масляный нагар на свечах, эрозия электродов, нарушение керамической изоляции, неправильный воздушный зазор.
  • Высоковольтные провода.
  • Катушка зажигания/модули зажигания.
  • Блок управления двигателем.

Не стоит забывать о проблеме подсоса воздуха и многих других причинах, из-за которых двигатель троит, а на кузов передается вибрация. В любом случае мы рекомендуем переходить к поиску неисправностей только после считывания кодов ошибок.

ДВУХМАССОВЫЙ МАХОВИК

Симптомы выхода из строя демпфирующего маховика:

  • скрип, скрежет при запуске и остановке силового агрегата;
  • громыхающий звук при работе двигателя на холостом ходу;
  • передающаяся на кузов и в салон вибрация (при некритичном износе только на холодную).

Причиной такого поведения становится люфт элементов пружинно-демпферной системы, которая призвана гасить крутильные колебания. На автомобилях с МКПП для проверки маховика достаточно выжать сцепление. Если двигатель стал работать ровнее и вибрации уменьшились, значит, причина нестабильной работы на холостом ходу именно в двухмассовом маховике. Владельцем автомобилей с роботизированной КПП остается полагаться на косвенные признаки и дефектовку после разборки.

СТУК И НЕРАВНОМЕРНАЯ РАБОТА НА ХОЛОДНУЮ

Ускоренный износ цилиндров, поршней – настоящая проблема многих владельцев автомобилей Volkswagen, Skoda с бензиновыми двигателя. В последнее время участились случаи задиров в цилиндрах на автомобилях Hyundai. Из-за тенденции облегчения элементов ЦПГ, уменьшения толщины поршневых колец, жарового пояса и длины юбки, перекладка поршней сопряжена с большими нагрузками. Локальные перегревы, связанные с эксплуатацией авто в условиях пробок (нарушение обдува, долгие простои на оборотах холостого хода), неправильный прогрев двигателя зимой, приводят к износу ЦПГ.

Читайте также:  Как устроен электромагнитный двигатель

ДВС ЦИКЛА ДИЗЕЛЯ

Передающаяся на кузов вибрация – одна из особенностей работы дизельного двигателя, которая определяется характером воспламенения и сгорания дизтоплива. Но важно отличать штатный уровень вибраций от явных симптомов неисправности.

Проверку топливной системы рекомендуем начать с компьютерной диагностики, точнее, со считывания в реальном времени коррекции впрыска. Положительная коррекция будет свидетельствовать о переливе топлива, соответственно, отрицательная – об уменьшении ЭБУ времени впрыска. Этот показатель отнюдь не говорит о том, что неисправна форсунка. Но отлично показывает, как именно с помощью регулировки количества впрыскиваемого топлива ЭБУ пытается поддержать стабильную работу двигателя на холостом ходу.

ДИСБАЛАНС ПОСЛЕ РЕМОНТА

Если вибрация на холостых оборотах появилась после капитального ремонта двигателя, причина может скрываться в халатном отношении к подбору деталей. К негативным факторам можно отнести:

  • установку поршней, шатунов, которые значительно отличаются по весу;
  • несоответствие зазоров в цилиндропоршневой группе, вследствие чего перекладка поршней происходит с ударом;
  • неотбалансированный коленчатый вал;
  • критичная выработка седел, плохая притирка фаски клапанов, неправильная регулировка теплового зазора. Указанные факторы могут стать причиной потери компрессии и появления вибраций.

Многие двигатели начинают вибрировать на холостых оборотах после удаления балансирных валов. Владельцы избавляются от механизма уравновешивающих валов, чтобы не тратиться на их ремонт. Удаление балансиров не только провоцирует вибрации, но и повышает нагрузку на коленчатый вал, что снижает его ресурс.

Спасибо за посещение данной статьи. Пожалуйста, ставьте пальцы вверх статье, это поможет ее распространить и подписывайтесь на канал , читайте мои старые статьи и ждите новые.

Источник

Вибрация в автомобиле и экспертиза для установления ее причины.

При движении автомобиля и при работе его узлов и агрегатов возникают вибрации – механические колебания как транспортного средства в целом, так и его отдельных элементов. Отдельные точки автомобиля, или автомобиль целиком при этом совершают возвратно-поступательные и возвратно-вращательные движения. Положение, скорость и ускорение каждой колеблющейся точки периодически изменяются. Появление вибрации в эксплуатации и установление ее причины одно из направлений автотехнической экспертизы. Устранить недостаток в виде вибрации не так просто, как иногда кажется специалистам сервисной станции. Предлагаем небольшой ликбез для тех, кому это может потребоваться в работе. Поехали…

Основные источники вибраций в автомобиле :

Детали и узлы, совершающие вращательные движения (илл.1)

Центр вращения (точка O) таких деталей не абсолютно точно совпадает с центром масс (точка m). При этом возникает сила, направленная от центра F=mRω 2 , где m – масса вращающегося тела, R – расстояние между центром масс и вращения, ω – угловая скорость. Поскольку тело вращается, вектор силы тоже вращается, из-за чего возникают периодически действующие по осям X и Y силы, вызывающие вибрацию по этим осям. Это явление имеет место быть на валах двигателя, трансмиссии, шестернях, колесах (дисбаланс колеса, наверное, известен всем) и п. т. Добиться абсолютной балансировки любой вращающейся детали или узла невозможно – можно лишь уменьшить дисбаланс до того уровня, что позволяют технологии. В большинстве случаев этого оказывается вполне достаточно. И значительная вибрация будет являться признаком неисправности.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания ДВС является источником достаточно интенсивной вибрации. Помимо вращающихся деталей и узлов, описанных в предыдущем пункте, в поршневом двигателе вибрации возникают по следующим причинам:

Поршни двигателя совершают возвратно-поступательные движения и шатуны совершают сложные плоскопараллельные движения. Их скорость и ускорение непрерывно изменяются. На иллюстрации 2 показан график ускорений поршня за один полный оборот коленчатого вала, а на схемах ниже стрелками показаны направления скоростей и ускорений поршня и шатуна при различных углах поворота коленчатого вала. Длинна стрелки пропорциональна величине скорости, либо ускорения. Представленные зависимости справедливы для постоянной частоты вращения коленчатого вала (ω=const). Когда поршень или шатун движутся с ускорением, на двигатель передается сила направленная в противоположную ускорению сторону и численно пропорциональная ускорению и массе ускоряющейся детали: F=m * a . Забегая вперед отметим, что добиться абсолютной балансировки инерционных сил в поршневом ДВС невозможно, но некоторые технические решения, позволяют снизить общие инерционные силы и, соответственно, вибрации. Самое простое – применение противовесов на коленчатом валу. На одноцилиндровых двигателях это позволяет снизить вибрации в вертикальном направлении, но добавляет в боковом. На многоцилиндровых двигателях (иллюстрация 3) инерционные силы от ускорений поршней и шатунов складываются и, в какой-то степени, компенсируют друг друга. В двигателях различных конфигураций (различного числа и расположения цилиндров) степень этой компенсации различна.

Читайте также:  Волга 406 двигатель инжектор очень плохо заводится

Очень хорошие показатели по сбалансированности имеют двигатели конфигураций R6 (рядный 6-цилиндровый), V12. Двигатель конфигурации R4 достаточно уравновешен, как и V8. Двигатели конфигураций V6 и R5 имеют несколько худшие показатели уравновешенности. Но ввиду требований компоновки и унификации двигатели конфигурации V6 получили широкое распространение. Кстати, на коленчатых валах многоцилиндровых двигателей тоже стоят противовесы. Назначение которых – несколько снизить нагрузку коленчатого вала и его опор инерционной силой от ускорений отдельно взятого поршня и шатуна – коленчатый вал не является абсолютно жестким. Существует еще один способ снизить вибрации от инерционных сил – применение балансирных валов. В двигателе устанавливается вал, центр тяжести которого не совпадает с центром вращения (как на илл. 1). Балансирные валы вращаются синхронно с коленчатым валом и создаваемая ими инерционная сила направлена в противоположную сторону от гасимой им инерционной силы. Инерционные силы, возникающие в ДВС, с увеличением частоты вращения коленчатого вала ДВС увеличиваются в квадратичной степени. Заметные вибрации от неуравновешенности двигателя возникают только на достаточно высоких оборотах. На сравнительно тихоходных моделях двигателей конфигураций V6, к примеру, балансирные валы не применяются, а на быстроходных версиях двигателей R4 применяются, хотя при прочих равных R4 более уравновешен, чем V6.

При осуществлении рабочих процессов поршневого двигателя силы, действующие на поршень со стороны газообразной среды в рабочей камере, неравномерны. Как известно, за полный цикл работы поршневого ДВС энергия к поршню подводится лишь на такте рабочего хода, то есть на протяжении половины оборота коленчатого вала за два его полных оборота. Но даже во время такта рабочего хода давление в рабочей камере двигателя подводится неравномерно. На иллюстрации 4 показана диаграмма давлений в рабочей камере цилиндра поршневого двигателя. Синим цветом отмечен участок диаграммы на такте рабочего хода. Передаточная характеристика от поршня к коленчатому валу немного позволяет сгладить неравномерность в начале хода поршня от верхней мертвой точки. Но в общем и целом неравномерность силы, действующей на поршень и неравномерность момента подводимого к коленчатому валу создает весьма заметную вибрацию. Способов снижения данной вибрации в основном два: увеличение момента инерции маховика (массы при сохранении диаметра) и увеличение количества цилиндров. Увеличение момента инерции маховика негативно сказывается на динамике автомобиля – для разгона необходимо раскрутить еще больший маховик. Многоцилиндровые двигатели сложнее и дороже в производстве, по-этому многоцилиндровые двигатели применяются на автомобилях высокого уровня комфорта, а также двигателях больших размеров – судовых, тепловозных, стационарных установок и прочее.

Как видно, полностью избавится от вибраций в поршневом двигателе внутреннего сгорания невозможно. Но можно значительно снизить уровень вибрации передаваемый от двигателя на кузов автомобиля. Это достигается путем закрепления двигателя на кузове не жестко, а через виброизолирующие опоры – подушки двигателя.

Движение по неровной поверхности и колебания на упругих элементах подвесок

Движение автомобиля по неровной поверхности вызывает колебания транспортного средства. Поверхность движения автомобиля не является абсолютно ровной — на ней присутствуют как макро, так и микронеровности. В подвеске автомобиля применяются упругий элемент, благодаря которому при наезде на неровность значительно снижается сила передаваемая на кузов. В тоже время связка из подрессоренной массы автомобиля и упругих элементов подвески представляет собой маятник, который может совершать колебания. Пневматические шины автомобиля также являются упругими элементами. При наезде на неровности малой высоты такая неровность в значительной степени гасится шиной. С точки зрения колебаний, автомобиль за счет упругих элементов подвески и упругих свойств шин может колебаться во всех возможных направлениях, но наибольшие параметры колебаний будут только у двух типов (илл. 5) – вертикальных и продольно-угловых. Причем у транспортных средств с малой колесной базой и большой высоты центра тяжести ярче будут выражены продольно-угловые, а у длинных и низких они будут заметно меньше вертикальных. Для гашения колебаний на упругих элементах подвески в подвеску встраивают также демпфирующий элемент – амортизатор, который препятствует колебанию автомобиля на упругих элементах подвески. Но амортизатор также увеличивает силы, передаваемые на кузов при наезде на неровности. Для обеспечения приемлемых показателей как сил, передаваемых на кузов при наезде на неровности, так и гашения колебаний подрессоренной части автомобиля на упругих элементах подвески характеристику амортизатора делают несимметричной – сила сопротивления на ходе отбоя больше силы сопротивления на ходе сжатия.

Читайте также:  Драйвер для бесколлекторного двигателя своими руками

Но есть еще одна причина, которая заставляет конструкторов применять более жесткие упругие элементы и амортизаторы – крены кузова при движении автомобиля в повороте. По-этому жесткости упругих элементов подвески и силы сопротивления амортизаторов подбираются таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень комфорта и управляемости.

Источников вибрации в автомобиле достаточно. Но в чем же негативная сторона вибраций с физической точки зрения? Это, во-первых, периодически действующая сила, которая прикладывается к деталям автомобиля, нагружает их. Повышенный уровень вибрации вызывает дополнительное нагружение деталей, сокращение их ресурса, а в некоторых случаях и разрушение. Периодически действующая сила может привести к усталостному разрушению, так как происходит многократное нагружение деталей. Ускорение, действующее на пассажиров и груз для них также не полезно, так как вызывает силу, догружающую их.

Во-вторых, существует такое физическое явление, как резонанс, при котором имеет место быть значительное увеличение амплитуды колебаний колебательной системы, если присутствует источник вибрации с частотой близкой к частоте собственных колебаний системы. Простейший пример резонанса механических колебаний – качели. Заметьте, амплитуда колебаний качелей (отклонение их от равновесия) будет расти только в том случае, если их качать с определенной частотой. Попробуйте их покачать слишком быстро или слишком медленно – ничего не выйдет. По сути все детали и сборочные единицы являются колебательными системами, разница только в параметрах колебаний. Качели колеблются с малой частотой, струна скрипки – со значительно большей. Даже лежащий без дела болт тоже колебательная система – есть масса, материал обладает упругими свойствами. Только частоты, при которых болт будет периодически удилиняться-укорачиваться или его шляпка будет шевелится из стороны в сторону лежат в области ультразвука и амплитуды его колебаний будут иметь сверхмалый линейный размер. Но многие компоненты автомобиля имеют собственные частоты колебаний близкие к частотам на которых вибрирует двигатель. Можно вспомнить много случаев из практики. Вот один из них: при вращении двигателя с частотой около 2500-3000 об/мин панель салона вибрировала и издавала дребезжащий звук. Причина вибрации – отсутствие крепления в одном из предусмотренных мест. Причина дребезжания – периодические удары панели о место крепления.

Испытания любой техники проводят, в том числе и для того, чтобы выявить возможные колебания элементов по причине резонанса. Расчетным путем просчитать на резонанс все не представляется возможным даже для современных вычислительных средств.

При воздействии вибрации на человека происходит тоже самое – возможен резонанс с органами человека. По-этому действующие стандарты в области безопасности труда регламентируют вибрационные ускорения в зависимости от их частоты. Наиболее жесткие требования к вибрациям с частотой около 10 Гц – близко к этой частоте находятся резонансные частоты внутренних органов. Говоря проще – если в автомобиле имеет место быть вибрация кузова с частотой 10 Гц, то органы людей, находящихся в автомобиле входят в резонанс и колеблются, что не только дискомфортно, но и опасно для здоровья и жизни.

Вибрационные испытания являются непростой задачей. Они требуют специального оборудования. При обработке результатов требуется привлечение достаточно сложного математического аппарата. Специалисты «Априори-Эксперт» обладают оборудованием и специальными познаниями, необходимыми для проведения вибрационных исследований как в рамках диагностики неисправностей ТС, так и судебной автотехнической экспертизы.

Специалист Александр (ник на форуме Sancho )

Источник

Adblock
detector