Назначение и принцип работы балансирных валов двигателя

Назначение и принцип работы балансирных валов двигателя

При работе кривошипно-шатунного механизма в двигателе внутреннего сгорания возникают силы инерции. Эти силы подразделяются на уравновешенные и неуравновешенные, которые также называют силами инерции второго порядка. Они возникают от движения поршней и других деталей, а также зависят от веса силового агрегата. В результате дисбаланса появляются вибрация и шумы. Стандартных противовесов на щеках коленвала и наличия маховика бывает недостаточно, поэтому для дополнительной балансировки устанавливаются балансирные валы.

Балансирный (уравновешивающий) вал

4G64 является популярным мотором Mitsubishi Motors, с семейства Сириус. Он пришёл на смену 4G54, который морально устарел. По сравнению с предшественником, высота чугунного блока была увеличена на 6 мм.


Митсубиси с мотором 4G64.

В блок установлен коленвал с ходом 100 мм (было 88 мм), диаметр цилиндров расточен до 86.5 мм (было 85 мм), балансирные валы остались на месте. Компрессионная высота поршней 35 мм, длина шатунов 150 мм.

Головка блока цилиндров — алюминиевая, и скрывает в себе 8 клапанов. Но, со временем производства стало ясно, что этого не достаточно, и ГБЦ получила 16 клапанов. В обоих случая установлены гидрокомпенсаторы, что исключает регулировку клапанов.

Существенным минусом является наличие ремня, что при обрыве приведёт к гнутым клапанам. Смену ремня ГРМ стоит проводить, каждые 90 тыс. км пробега.

Двигатель 4G64

Мотор 4G64.

Технические характеристики мотора 4G64:

Наименование Характеристики
Производитель Shenyang Aerospace Mitsubishi Motors Engine Manufacturing Co Ltd Shiga Plant
Марка мотора 4G64
Объём 2.4 литра (2351 см куб)
Впрыск Инжектор
Мощность 112-150 л.с.
Диаметр цилиндра 86.5 мм
Количество цилиндров 4
Количество клапанов 8-16
Расход топлива 8.8 литра на каждые 100 км пробега в смешанном режиме
Масло для мотора 5W-30 5W-40 5W-50 10W-30 10W-40 10W-50 15W-40 15W-50
Ресурс 400+ тыс. км
Применяемость Mitsubishi Eclipse Mitsubishi Galant Mitsubishi Outlander Mitsubishi Montero/Pajero Mitsubishi RVR/Space Runner Hyundai Sonata Kia Sorento Mitsubishi Chariot/Space Wagon Mitsubishi Delica Mitsubishi L200/Triton Mitsubishi Magna Mitsubishi Sapporo Mitsubishi Starion Mitsubishi Tredia Mitsubishi Zinger Brilliance BS6 Chery V5 Chrysler Sebring Dodge Colt Vista/Eagle Vista Wagon Dodge Ram 50 Dodge Stratus Great Wall Hover Hyundai Grandeur

4.1.19. Снятие и установка балансировочного вала

ДВС — это устройство сложной конструкции, основанной на преобразовании одной энергии в другую. Чем сложнее устройство, в данном случае, чем больше цилиндров имеет двигатель, тем сильнее создаются вибрации и колебания отдельных деталей, и двигателя целиком.

Цилиндры в ДВС располагаются по-разному:

  1. Рядная схема двигателя. Это такая, при которой оси цилиндров находятся в одной плоскости.
  2. Оппозитная схема. Оси цилиндров на противоположной стороне, то есть через 180 градусов.
  3. V-образная схема ДВС. Оси цилиндров в В-образных моторах располагаются в разных плоскостях.

Во всех двигателях существуют два вида сил:

  • Уравновешенные. Уравновешенные силы — это сила давления, сила трения.
  • Неуравновешенные. Неуравновешенные силы — это вес силового привода, сила инерции (то есть обратная сила).

В связи с тем, что двигатели не могут работать без вибрации, конструкторами была придумана деталь, которая сводит к минимуму повышенные значения вибрации и колебания.

Балансирный вал представляет собой цилиндрический стержень с имеющимися на нем пазами. Уравновешивающий вал гасит силы инерции второго порядка. Силы второго порядка в двигателе внутреннего сгорания не уравновешиваются путем установки дополнительных грузов на щека коленчатого вала. К силам первого порядка относится масса кривошипа, радиус его движения, угловая скорость и угол поворота. К силам второго порядка в ДВС относятся лямбда, то есть отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Для чего предназначены балансиры

Главной задачей балансировочных валов является поглощение лишней инерции и уменьшение вибрации. Это стало актуальным после появления более мощных двигателей с объемом от двух литров.

Блок балансирных валов с шестеренчатым приводом от коленчатого вала двигателя

Немалую роль в балансе работы ДВС играет и расположение цилиндров. Можно выделить три распространённые схемы:

  1. Расположение в ряд, когда цилиндры располагаются в одной плоскости.
  2. Оппозитная схема, когда оси цилиндров находятся в одной плоскости противоположно направлены друг другу.
  3. V-образное расположение цилиндров.

Расположение осей цилиндров напрямую влияет на балансировку двигателя. Рядная схема хорошо себя зарекомендовала в 4-х цилиндровых двигателях небольшого объема. Оппозитная схема дает самые лучшие показатели балансировки. V-образное расположение требует точно выверенных углов между цилиндрами, чтобы достичь оптимального баланса.

Как бы то ни было, идеального баланса не удается достичь ни в одной схеме, поэтому и устанавливают балансиры.

Коробка передач

Автоматическая коробка (АКПП), Радиатор АКПП, Гидроблок, Гидротрансформатор, Датчик АКПП, Декоративная накладка, Картер АКПП, Кронштейн АКПП, Мехатроник ДСГ, Поддон АКПП, Прокладка АКПП, Подушка АКПП, Ручка АКПП, Сальник АКПП, Соленоид АКПП, Термостат АКПП, Тормозная лента АКПП, Трос АКПП, Щуп АКПП, Механичаская коробка (МКПП), Масляный радиатор, Вторичный вал, Датчик коробки МКПП, Картер коробки МКПП, Кронштейн (крепление) МКПП, Кулиса, Первичный вал, Подушка коробки МКПП, Подшипник вторичного вала, Подшипник первичного вала, Привод спидометра, Прокладка коробки МКПП, Промежуточный подшипник, Ручка коробки МКПП, Рычаг переключения, Сальник вала, Сальник коробки МКПП, Синхронизатор, Трос коробки МКПП, Шестерня передачи, Вариатор CVT, Ремень вариатора

Устройство и расположение балансировочных валов 1.8–2.0 TSI​

  • gen1,
  • gen2,
  • gen3.

Важное значение имеет расположение и состояние передних подшипников скольжения балансирных валов, которые выполнены в неразборном корпусе. Они размещены по ходу масляного канала, подающего смазку к крышке и шейкам распредвалов.

Предельный износ с увеличением зазора в подшипниках балансировочных валов моторов 1.8 и 2.0 TSI/TFSI грозит:

  • масляным голоданием в ГБЦ,
  • выходом из строя распредвалов даже при небольшом пробеге с неисправностью.

Принцип работы

Балансирные валы устанавливаются парами с каждой стороны коленвала и представляют собой сложные по конструкции цилиндрические стержни. Каждый балансирный вал имеет сложную геометрическую форму. Вращаются валы в противоположную сторону в два раза быстрее скорости движения коленвала, тем самым уравновешивая инертные силы второго порядка.

Устанавливаются валы в картере двигателя на подшипниках скольжения (либо игольчатых) и приводятся в движение при помощи привода от коленвала. Подшипники связаны с системой смазки двигателя. Именно они испытывают самую большую нагрузку в процессе работы валов. Это обуславливает их быстрый износ, который сопровождается шумом и вибрацией.

Типы привода

Наиболее распространенным вариантом привода балансиров является цепной или зубчатый ремень. Также приводом может служить зубчатый редуктор или комбинированный вариант: зубчатый редуктор плюс ремень. Чтобы снизить колебания самих валов, в звездочке привода устанавливается пружинный гаситель.

Неисправности и ремонт

Как и все силовые агрегаты, 4G64 имеет ряд недоработок, которые проявляются на всей линейки выпуска. Рассмотрим, основные из них:

Головка 4G64

ГБЦ 4G64.

  1. Балансировочные валы. Недостаточная смазка может привести к заклиниванию валов, а соответственно оборвёт ремень ГРМ. Да здравствует ремонт головки. Рекомендуется заливать только качественное моторное масло и вовремя проводить техническое обслуживание.
  2. Вибрация мотора. Это значит, что износилась подушка мотора.
  3. Плавает холостой. В этом случае проблема может возникнуть в одном из узлов: форсунки, датчик температуры, грязная дроссельная заслонка и регулятор холостого хода.

Почему изнашиваются балансировочные валы моторов 1.8 и 2.0 TSI/TFSI?

Первая и самая главная проблема с балансирными валами — это бич эксплуатации моторов EA888 в России, а именно — низкое качество масла и бензина.

При соблюдении рекомендации производителя по замене масла через каждые 15 000 км внутри мотора образуется большое количество нагара и нерастворимых частиц, которые постепенно забивают каналы и сетки. В результате недостаточной смазки первыми страдают балансирные валы.

На ранних этапах проблема проявляется падением давления в моторе. Первичный признак этого — кратковременное или длительное появление пиктограммы «масленка» на ходу, повергающее в шок любого водителя.

Проблема может быть и в датчиках или электронике, но чтобы исключить опасные последствия лучше срочно заехать на СТО для проверки давления масла механическим манометром, который работает безотказно и надежно.

На каких двигателях применяются балансирные валы

Первой балансирные валы применила японская компания Mitsubishi в 1976 году. Новинка получила название «Silent Shaft», что в переводе означает «бесшумный вал».

Главным образом они устанавливаются на четырехцилиндровых двигателях с объемом больше двух литров и с рядным расположением цилиндров, так как именно эта схема наиболее подвержена вибрациям и шумам.

Также балансирные валы часто применяются на мощных дизельных моторах. Сейчас их можно встретить не только на японских моделях, но и на европейских и американских.

Что будет, если не менять изношенные балансировочные валы?

Игнорирование тревожных сигналов неизбежно приведет к заклиниванию балансирных валов и обрыву их цепи, которая потянет за собой и цепь ГРМ, а это уже нежданная встреча клапанов и поршней со всеми вытекающими.

В чем опасность езды с такими признаками:

  • износ мотора за короткий срок,
  • высокий риск того, что движок просто заклинит.

К сожалению, стоимость восстановления заклинившего агрегата исчисляется сотнями тысяч рублей, а приобретение другого мотора — это лотерея, в которой покупатель, чаще всего, проигрывает.

Эксплуатация балансировочных валов

Как уже было сказано ранее, основная причина поломки балансирных валов – естественный износ. Но автомобилист может предпринять несколько шагов, которые позволят продлить ресурс данного механизма.

  1. Первый шаг – не использовать агрессивный стиль вождения. Чем резче будет работать силовой агрегат, тем быстрее выйдут из строя шестерни валов. Кстати, это касается также массы других деталей автомобиля.
  2. Второй шаг – своевременное обслуживание. Замена масла и масляного фильтра обеспечит качественную смазку всех контактных элементов, а установка нового ремня (или цепи) привода позволит вращаться шестерням без дополнительных нагрузок.

5 / 5 ( 1 голос )

Балансирные валы мотора: зачем нужны и как работают?

Автомобилисты, которые немного понимают в устройстве автомобильного двигателя знают, что при работе кривошипно-шатунного механизма в ДВС возникаю инерционные силы. Данные силы могут быть как уравновешенными, так и неуравновешенными. Последние, к слову, считаются силами инерции второго порядка. Возникают они при движении поршней и других элементов и зависят напрямую от массы силовой установки. При возникновении дисбаланса обычно появлятся вибрация и шум и стандартных противовесов бывает недостаточно, чтобы балансировать. По этой причине и принято устанавливать балансирные валы, о которых и пойдет речь в данном материале.

Как работают балансирные валы?

Устанавливать балансирные валы принято парами и с каждой стороны коленчатого вала. Представляют они собой сложные по своей конструкции цилиндрические стержни геометрической формы. Вращение валов в противоположную сторону происходит со скоростью в два раза быстрее, чем у коленвала. Таким образом и происходит уравновешивание инертных сил второго порядка. Валы устанавливаются в картере мотора на подшипниках скольжения. В свое движение они приводятся за счет привода от коленчатого вала. Ну а поскольку подшипники связаны с системой смазки мотора, то они и испытывают в процессе работы валов самую большую нагрузку. Из-за чего они и начинают быстро изнашиваться, в результате чего и появляется характерный шум и вибрация.
Что же касается типа привода то наиболее распространенным вариантом считается цепной или зубчатый ремень. Иногда приводом может служить и зубчатый редуктор и комбинированный механизм, когда зубчатый редуктор идет вместе с ремнем. Ну а для снижения колебаний валов, в конструкции привода предусмотрена установка пружинного гасителя.

Подробнее о балансирных валах будет рассказано в данном видеоролике:

Сложности в ремонте балансирных валов

Напряженная работа балансирных валов часто сопровождается усиленными рабочими нагрузками, вследствие которых выходят из строя подшипники, а также отдельные элементы привода. Быстрый износ или поломка деталей приводит к повышению уровня шума и вибраций, и как результат — обрыву привода.
Ремонтные работы по восстановлению работоспособности балансирных валов отличаются сложностью и дороговизной. Именно поэтому многие автовладельцы предпочитают вместо дорогой замены просто снять балансирные валы, а отверстия закрыть специальными заглушками.

Помимо всего прочего использование балансирных валов влияет на сложность конструкции самого автомобильного двигателя, а также на дороговизну его технического обслуживания.

Если все же есть необходимость произвести замену балансирного вала, вместе с новой деталью устанавливается новая цепь с приводом и нижняя шестерня коленвала.

Как уменьшить вибрацию двигателя

Для уменьшения «пляски» и тряски двигателя необходимо настроить все узлы устройства на оптимальные режимы работы. Чтобы ДВС не вибрировал, сначала надой найти причины. Причиной вибрации может быть банальное ослабление крепежа ДВС.

Причин из-за которых двигатель автомобиля сильно вибрирует может быть много:

  1. подсос воздуха;
  2. неправильное поступление топлива;
  3. сбито зажигание;
  4. ослаблено крепление мотора;
  5. низкая компрессия;
  6. троение двигателя.

В этом видео рассмотрена одна из возможных причин вибрации

В этом видео показывается ликвидация вибрации за счет правильно выставленных меток, автомобиль Чери Тиго.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий