¿Por qué no sentimos una velocidad desigual en un vehículo motorizado?

Creo que lo que intentas preguntar es por qué no sentimos vibraciones. Todos los cilindros en un motor típico tienen el mismo uso, por lo que no hay nada “desigual” en sí. Tienes suerte de no sentir NVH (ruido de vibraciones de ruido) de cualquier vehículo que se te ocurra. Hay muchos que siente grandes cantidades de NVH. Por lo general, cuanto más orientado al deporte o al rendimiento, más NVH. Cuanto menor sea el rendimiento, menos notará el motor. Los fabricantes van más allá de tratar de aislar la transmisión (que incluye la transmisión y los ejes de transmisión, no solo el motor) del chasis. Este aislamiento suele ser en forma de caucho. Estoy dispuesto a adivinar que en la mayoría de los automóviles no hay una sola parte de la transmisión de un automóvil que esté directamente conectada por contacto metal-metal. La dureza del metal permitiría que las vibraciones pasen incluso por el punto de contacto más pequeño. Por lo tanto, se utilizan montones de caucho y, a veces, un líquido o gel.

También hay trucos de ingeniero utilizados dentro del motor para suavizarlo. Los ejes de equilibrio a menudo se usan (y deben “ajustarse” cuidadosamente) para evitar que las frecuencias de resonancia causen problemas con otras partes del automóvil. Hay otros trucos, pero para esta discusión, nos limitaremos a comprender el método de aislamiento motor.

Sin embargo, tener un motor completamente aislado del chasis causa problemas en ciertas situaciones … Por ejemplo, un Lincoln Towncar está en un automóvil de conducción suave. En ralentí, en realidad es difícil saber si el motor está funcionando o no, a menos que observe los medidores. La suavidad del caucho inherentemente permite que la transmisión “camine” en el chasis. Esto puede causar varios problemas, como problemas para mantener la tracción, entumecimiento en la “sensación” del manejo e incluso daños en el tren de transmisión en sí. Estos problemas solo surgen a medida que aumenta la demanda de rendimiento inmediato. [A modo de comparación, las mismas consideraciones también se ponen en el sistema de suspensión cuando los fabricantes están diseñando / adivinando cómo el mercado previsto utilizará el automóvil y hasta qué grado de demanda de rendimiento se le aplicará].

Recientemente, he cambiado la montura inferior del motor de mi automóvil a una pieza de carrera que es mucho más difícil. (La dureza en realidad se clasifica en la escala de dureza Shore del durómetro , y es una medida universal al igual que la temperatura o la humedad). Tenía un problema durante el lanzamiento de una carrera, las ruedas giraban hacia arriba y hacia abajo drásticamente, lo que hacía que no acelerara tan rápido como Qué debería. Fue debido a que el motor se golpeó hacia adelante y hacia atrás en la montura, lo que provocó que los neumáticos aceleren brevemente por encima y luego por debajo. Al cambiar a una montura más dura que detiene el movimiento excesivo del motor, el salto de neumáticos ahora casi ha desaparecido. ¡Pero! En inactivo ahora cuando tengo el aire acondicionado en funcionamiento, puede sentir una vibración notable dentro del automóvil que no existía antes de que se reemplazara el soporte.

Espero que esto ayude a su comprensión …

Equilibrar

Navegando a través de las respuestas parece que todos están llegando a todos los puntos calientes que esperan lo principal que evita que un motor explote. Cuando se ensambla un motor, el objetivo principal es adquirir un equilibrio en el cigüeñal para el lanzamiento de las varillas. Es una idea bastante simple, desea equilibrar la rotación del cigüeñal, el volante y el amortiguador al mismo peso.

Que balance

Por ejemplo, la mayoría de los motores se equilibrarán en onzas. Un cigüeñal está equilibrado fuera del motor en una máquina a 28 oz, el amortiguador tiene un peso de 28 oz y el volante tiene un peso de 28 oz. Los tres componentes principales están ponderados con el mismo desequilibrio.

Este procedimiento de equilibrio generalmente se realiza en una máquina especial con mechas de ciruela.

Un motor desequilibrado hará vibrar todo el automóvil y eventualmente se autodestruirá. Para comprender por qué se requiere esto, primero debe comprender cómo se ensambla un motor. Durante el funcionamiento, las varillas de un motor prácticamente flotan alrededor de las bielas durante las carreras de compresión.

Analogía

Ahora ponga en perspectiva remando una canoa río abajo. Su pala de la izquierda pesa 10 libras más que la pala de la derecha. Aplicas la misma fuerza a cada remo esperando ir derecho pero tu canoa gira en su lugar. ¿Por qué pasó esto? Tuviste una proporción desequilibrada de paleta (barras) aplicando fuerza en tu canoa (cigüeñal). Ahora imagine un motor desequilibrado girando a 3000 revoluciones por minuto. Finalmente, el cigüeñal “saldrá” de las tapas principales y saldrá por el costado del bloque.

Nota al margen

Los fabricantes a lo largo del tiempo han encontrado métodos para amortiguar los armónicos del motor utilizando soportes de motor blandos, aislando un motor completo con material de insonorización, sistemas de escape más flexibles, etc. Pero la razón principal para no sentir y los armónicos del motor es simple debido al equilibrio.

Hola Sam, gracias por el A2A 🙂
Se llama el “volante”.

Todos los motores, desde su cortacésped hasta el motor de carreras de fórmula uno más exótico, tienen un volante. El volante es una masa grande y pesada … es redonda y está idealmente equilibrada para girar de verdad. Su función es almacenar energía cinética y su propósito es suavizar los pulsos de potencia de un motor y resistir cambios repentinos en la velocidad de rotación. Cuantos más cilindros tenga un motor, más suave funcionará … porque tiene impulsos de potencia más cortos por cada 360 grados. rotación del cigüeñal; un V-8 funcionará mucho más suave que un 4 cilindros al igual que un motor de 12 cilindros funcionará mejor que un V-8. Puede hacer que un motor de 4 cilindros funcione más suavemente, pero debe agregar masas giratorias adicionales para suavizar los espacios más grandes en los pulsos de potencia.

Pero se cae principalmente al volante para manejar la parte de los leones de suavizar los pulsos de potencia de los motores.

Aunque está presente el disparo intermitente de pistones en el motor de combustión interna (IC), el volante del motor suaviza los impulsos hacia una rotación más uniforme del cigüeñal para que solo se experimente un movimiento suave. El volante suministra la energía cinética para mantener el cigüeñal girando durante la carrera de escape y compresión. El disparo múltiple de la potencia alimentada en cada revolución del motor también ayuda a suavizar el impulso. Pero entonces, también, todo el automóvil tiene inercia y los impulsos del motor no pueden reflejarse en la aceleración y desaceleración del automóvil. Por lo tanto, nuestros sentidos experimentan una velocidad suave.

Porque el motor está montado sobre acoplamientos flexibles, y entre él y sus sensaciones está el embrague y el volante. Especialmente los resortes dentro del embrague (montados en forma circular) trabajan para absorber estos golpes para que no entren en la transmisión (o sus sentimientos).

El motor usa los impulsos para comprimir la siguiente carrera de compresión del pistón (s). Junto con la masa giratoria real del tren de fuerza del motor, lo hace al tener un componente llamado “amortiguador / equilibrador armónico” unido al cigüeñal o al mismo a través de un sistema de cadenas / engranajes de transmisión.

Sin embargo, todavía “siente” los impulsos amortiguados. Suceden tan rápido que simplemente se siente como vibración.

Nuestros sentidos no son lo suficientemente rápidos y sensibles como para detectar pequeñas caídas de rpm que ocurren entre golpes de potencia. Suponiendo que vamos a 100 km / hy rpm del motor a 3000 rpm, significa que estamos a 3000 divididos por

60 revoluciones por segundo. 60 revoluciones / seg. Suponiendo que es un motor de cuatro cilindros, tendríamos 4 veces 30 golpes de potencia (un ciclo de motor por 2 revoluciones) en un segundo. Nuestros sentidos no pueden procesar 120 acciones en un segundo. Si consideramos la aceleración y la desaceleración, se vuelve aún más variables por segundo. Nuestros cerebros no pueden coop periodo. Estas aceleraciones y desaceleraciones se suavizan aún más mediante el uso del volante, el amortiguador del volante, los resortes de la placa del embrague, los montajes del motor y la caja de cambios e incluso los neumáticos de goma.

Sí, en un motor de 4 tiempos, cada cilindro tiene una carrera de admisión, carrera de compresión, carrera de potencia y carrera de escape.

Así que supongo que estás preguntando por qué el automóvil no se desacelera cuando el cilindro está haciendo los golpes de escape, admisión y compresión.

Eso es porque no todos los cilindros están haciendo el mismo golpe al mismo tiempo.

En un motor de 4 cilindros, los dos cilindros exteriores se moverán 180 grados fuera de fase con los dos cilindros internos. Sin embargo, cada cilindro realizará una parte diferente del ciclo de carrera al mismo tiempo. Por ejemplo, mientras el primer cilindro pasará por la carrera de admisión, el segundo realizará la carrera de potencia, el tercero realizará la carrera de compresión y el último la carrera de escape. Básicamente, siempre hay un cilindro que pasa por la carrera de potencia en un momento dado. Esto esencialmente permite una entrega de potencia más constante y suave al cigüeñal.

Este video tiene una buena animación de cómo se ve esto:

Además, cuanto más altas sean las rpm, más golpes de potencia se producirán por minuto y más suave se sentirá el motor. Es por eso que a bajas revoluciones por minuto (casi estancamiento), hay menos golpes de potencia y el motor se siente más áspero.

Inercia del vehículo. Momento angular del volante del motor. Amortiguación del tren motriz. Respuesta del acelerador del motor.

Cambiar la velocidad de un vehículo requiere una fuerza. Para un vehículo típico, que se conduce de una manera típica, las fuerzas no son lo suficientemente grandes como para causar grandes variaciones en la velocidad.

¿Puedes hacer que la velocidad del vehículo cambie lo suficiente como para sentirlo? Por supuesto, pero requeriría un esfuerzo deliberado por parte del conductor.

Entonces solía montar una Yamaha XT600z. Este tenía un solo cilindro de 600cc de 4 tiempos con motor de gasolina (gasolina). No era muy moderno, fabricado en 1988, y tenía un carburador, sin inyección de combustible ni electrónica.

El motor era económico y confiable.

A velocidad de ralentí, hubo algo de vibración, pero nada de qué preocuparse.

A velocidad era suave, con un poco de vibración.

A una velocidad bastante lenta, con el motor a 800 rpm, puede sentir los pulsos de potencia si abre completamente el acelerador. Esto fue realmente agradable, se podían escuchar los pulsos de escape individuales, etc.

Internamente, el motor tenía grandes contrapesos tanto en el cigüeñal como en un eje equilibrador contrarrotativo. Esta masa giratoria quita la vibración del motor y le da un gran efecto de volante. Entonces, todo lo que realmente sientes son los pulsos de energía.

Este arreglo funciona muy bien. El motor está atornillado directamente al bastidor, de metal a metal. Monté la bicicleta de Londres a Moscú y de regreso, genial.

De hecho, puede sentirlo en motores de 2 tiempos, así como en motores con uno o 2 cilindros y motores con un número impar de cilindros, lo sentirá como un tipo de mayor grado de vibración que los motores normales de 4 tiempos con un número par de cilindros.

Los motores de cuatro tiempos también tienen las ventajas del volante.

La superposición entre los cuatro golpes en los cuatro cilindros se traduce en una velocidad media uniforme en el cigüeñal.

Físicamente, esto sucede cuando el volante almacena la energía cinética debido a su peso y luego llena los espacios en el ciclo de revolución, especialmente en las carreras de escape y compresión cuando el motor no produce energía cinética.

Considere una velocidad de motor típica de 3000 rpm, 4 cilindros. Esa revolución de 50 por segundo, y hay 2 golpes de poder por revolución. Por lo tanto, los golpes de potencia están separados por 1/100 segundos o 10 milisegundos. Es cierto que el motor se detiene y desacelera entre golpes de potencia. Considerando la masa del volante, ¿cuánto disminuirá esta masa en 1/100 de segundo? Correcto, no lo suficiente como para darse cuenta.

Geek del coche.
Me gustaría añadir a las otras excelentes respuestas. Tienes razón acerca de los cuatro golpes, uno de los cuales es el poder. Siempre que tenga al menos cilindros, un cilindro siempre está en una carrera de potencia (suponiendo una configuración normal). Si tiene 5, 6, 8 o más cilindros, estos golpes de potencia se superponen más y el motor es más suave.

Hay algunas excepciones. Algunas motocicletas Harley Davidson, que son dos cilindros, tienen los dos golpes de potencia muy cerca uno del otro. Puedes escuchar la aspereza escuchando el motor. Pop Pop pausa, pop pop pausa.

Algunos de los primeros motores GM V6 eran motores de “fuego extraño”. En un motor normal de seis cilindros, se produce una carrera de potencia cada 120 grados de rotación. En los V6 de fuego extraño de GM, los golpes de poder se espaciaron de la siguiente manera: 90, 150, 90, 150, 90, 150.
Esto les permitió usar un cigüeñal con solo tres pasadores, en lugar de seis. El motor era muy áspero y definitivamente se podía sentir mientras conducía el automóvil.

Hola Sam. Gracias por el a2a.

Porque nunca experimentamos directamente el golpe de poder. Está amortiguado mucho por el volante.

Aunque a velocidades de motor muy bajas, si tiene un volante ligero, seguramente lo notará como una vibración al menos.

Te has respondido a ti mismo: la inercia. Citando a usted, generalmente uno se da cuenta de esto solo a bajas revoluciones.

Los motores a menudo tienen un volante de inercia para suavizar los pulsos de potencia.

En el eje de salida o en el cigüeñal hay un gran disco circular conocido como el volante que regula la potencia desigual del motor y proporciona una marcha suave. También hay un dispositivo conocido como gobernador que regula el suministro de combustible al motor de acuerdo con la carga variable en el automóvil