BMW Sport

Witam, chciałbym zadać kilka pytań - potrzebuję potwierdzenia lub wyjaśnienia moich domyśleń.

Mianowicie chciałbym porozmawiać na temat kultury pracy silnika - głównie chodzi mi o drgania wywołane konstrukcją.

Pominę temat układów które mnie nie interesują (o której mam wiedzę potrzebną do zrozumienia, ale nie chcę tych jednostek) - np, VR / W (VAG), Wankla, H8, R5, R2, V4 itp
A więc tak.

Silniki R3 ze względu na wykorbienie na wale co 120* nie mają drgań wału korbowego, za to działają tam drgania 2 stopnia wywołane siłami bezwładności układu tłokowo-korbowego.

Silniki R4 ze względu na parzystą liczbę cylindrów - siły drugiego tutaj nie występują, tłoki (wraz z korbami) robią za przeciwwagę swojego odpowiednika, za to ze względu na wykorbienie co 180*, występują siły zginające wał

Silniki R6 konstrukcja idealna, wykorbienie co 120* więc nie ma sił zginających wał, parzysta liczba cylindrów wiec nie ma sił drugiego rzędu.

Silniki V6 dobra kultura ale mimo wszystko czuć wibracje. Jest gorzej od R6. W sumie to takie R3, a więc wykorbienie co 120* więc nie ma sił trzeciego stopnia (wał korbowy) ale jest parzysta liczba cylindrów więc "tłoki" powinny robić za swoją przeciwwagę niwelując siły drugiego stopnia, które mimo wszystko występują. Tutaj moje pytanie - czysto technicznie, dlaczego? Chodzi o to że "tłoki" są pod kątem więc siła się nie niweluje jako przeciwwaga ze względu na to że cylindry nie pracują w tej samej osi?

Silniki V8 zależnie od rodzaju wykorbienia (skupiam się na V 60*). Przy wspólnym wykorbieniu to nic innego jak R4 tylko z krótszymi interwałami
pomiędzy wybuchami. Tak więc są siły zginające wał. Przy osobnym wykorbieniu na każdą korbe jest lepsza kultura, lecz nadal te siły występują - nadal lepiej w R6.

Silniki V12 niby to samo co R6 tylko z częstszymi wybuchami, tylko jeżeli w przypadku V6 powodem ich wibracji będzie inna oś pracy "tłoków" (czyli nie w pionie jak w silnikach rzędowych) to w takim razie tutaj też mimo że może nawet nie odczuwalne to te drgania powinny występować, przynajmniej czysto teoretycznie powinno być gorzej od R6.

H4 / H6 (boksery - subaru / porsche) ideał, o ile w przypadku R6 z pewnych względów można mimo wszystko poczuć drgania - to tutaj zawsze powinno być idealnie, przynajmniej czysto teoretycznie.



Mógłby mi ktoś wytłumaczyć istotę drgań występujących w V6, V12(?? o ile są przynajmniej w teorii)

Miałem przyjemność jeździć wymienionymi wyżej konstrukcjami i bez wątpienia najlepszą kulturę miały R6, V12 i H.

W zasadzie to już sam sobie wyjaśniłeś. Niwelowanie tych drgań nazywa się wyrównoważeniem silnika. W praktyce, będąc przy rzędówkach, silnik 3 cylindrowy jest silnikiem lepiej wyrównoważonym niż 4 cylindrowym (to takie uboższe 6 cyl jeśli chodzi o rozkład sił), silnik 6 cylindrowy sam w sobie jest wyrównoważony idealnie - mam na myśli oczywiście czystą konstrukcję bez wałków balansujących, zdaje się że nie potrzebuje specjalnie nawet przeciwwag itp. W praktyce dużo zależy od konkretnych rozwiązań. Przykład - Toyota Yaris 1 gen. ma silnik benz 4 cyl który jest świetnie wyrównoważony - wolne obr. 600 obr/m po rozgrzaniu silnika, jak był nowy niemal nie było czuć drgań na karoserii, po 180 tys km trochę już drży, ale mimo wszystko to prędkość obrotowa dostępna wcześniej dla silników 6 i 8 cylindrowych. Silnik 8 cylindrowy ma już troszeczkę gorzej wyrównoważony - jak się orientuję, podobnie jak 4 cyl. boxer.
Nie mam wiedzy odnośnie konstrukcji V, ale logicznie - zakładając, ze siły równoważą się w silniku R6 samoczynnie, dodatkowy kąt w układzie V powoduje zburzenie tej równowagi i zburzenie "wbudowanej" kultury pracy. Czyli tak jak piszesz - cylindry nie pracują w osi (tylko wtedy siły i momenty równoważą się samoczynnie przy 6 cylindrach). Idealny byłby kąt 120 stopni ale takiego się nie stosuje tylko 60 stopni i nieco fikuśny korbowód (każdy tłok ma swoje wykorbienie) lub 90 stopni (ze względu na unifikację z V8) - co już psuje zalety R6 na tyle, że trzeba stosować wałki balansujące.
Przy 8 cylindrach rzędowo masz cykl co 90 stopni, trzeba by policzyć na ile rozstaw 60 stopni zmienia sytuację, biorąc jednak inny cykl spalania niż w R6. V8 masz tak naprawdę dwie typowe konstrukcje - z wałem "płaskim" - podobnie jak w 4 cyl, nie wymaga przeciwwag, ale już niestety wymaga wałków balansujących, oraz wał "z przeplotem" - ten z kolei wymaga przeciwwagi ale ma za to wyrównoważone siły drugiego rzędu, silniki o tej konstrukcji wydają charakterystyczny, bulgoczący dźwięk.

Czyli wychodzi na to że v12 ma gorszą kulture pracy (z technicznego punktu widzenia) niż r6.

Ciekawi mnie jeszcze temat kultury pracy H4 (boksera), mimo że "tłoki" pracują przeciwsobnie to jednak jest wykorbienie co 180* więc powinny być tam siły zginające wał. Jeżeli tak jest to najwyższą kulturę pracy mają wtedy R6 i H6