تحلیل و بررسی بالانسینگ دینامیکی موتورهای احتراق داخلی با مطالعه موردی موتورXU۷

در این پژوهش، مسئله بالانس دینامیکی در موتورهای احتراق داخلی چهار سیلندر خطی مورد بررسی قرار گرفته است. حرکت رفت وبرگشتی اجزای داخلی موتور نظیر پیستون و شاتون، منجر به ایجاد نیروها و ممان هایی از نوع اینرسی مرتبه اول و دوم می شود که در صورت عدم کنترل، لرزش، نویز و کاهش عمر مفید قطعات دوار را به دنبال دارند. هدف اصلی این تحقیق، تحلیل رفتار دینامیکی یک موتور از طریق مدل سازی تحلیلی نیروهای اینرسی و ارزیابی تاثیر اعمال جرم های بالانس بر میل لنگ جهت کاهش ممان های مزاحم بود. برای این منظور، ابتدا با تکیه بر روابط سینماتیکی و دینامیکی، مدل ریاضی موتور چهار سیلندر توسعه یافت و نیروهای اینرسی به صورت تابعی از زاویه میل لنگ استخراج شدند. سپس مدل مورد نظر در محیط نرم افزار متلب شبیه سازی شد و شرایط بالانس بهینه با استفاده از تحلیل عددی به دست آمد. در ادامه، موتور XU۷ به عنوان مطالعه موردی انتخاب گردید و مقادیر جرم های بالانس بهینه برای صفحات مختلف میل لنگ در زاویه های مشخص محاسبه شد. نتایج عددی حاصل از شبیه سازی ها نشان داد که با قرار دادن جرم های تعادل در موقعیت های محاسبه شده، می توان ممان های اولیه و ثانویه اینرسی را به ترتیب بیش از ۹۰ درصد کاهش داد. این امر منجر به بهبود پایداری دینامیکی، کاهش لرزش، سایش کمتر قطعات و عملکرد نرم تر موتور می شود. همچنین روش ارائه شده، با توجه به ساختار ساده، قابل اجرا بودن بدون تغییر اساسی در طراحی موتور، و قابلیت تعمیم به سایر پیکربندی های سیلندر، از مزیت های کاربردی مناسبی برخوردار است. به طور کلی، دستاوردهای این تحقیق می تواند به عنوان راهکاری عملی در بهینه سازی عملکرد دینامیکی موتورهای درون سوز در مراحل طراحی یا بازطراحی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

موتور احتراق داخلی ، بالانس دینامیکی ، نیروهای اینرسی ، موتورXU۷ ، جرم تعادل