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¿¿ qué es el eje de equilibrio?

En la ingeniería de motores de pistón, el eje de equilibrio es un eje de contrapeso excéntrico utilizado para compensar la vibración desequilibrada inherente en el diseño del motor.

Catálogo

1.	Resumen
2.	aplicación de cuatro cilindros
3.	aplicación de seis cilindros
4.	implementación de la producción

1. Resumen

El eje de equilibrio es el más común en los motores de cuatro cilindros en línea, que por la asimetría de su diseño tienen una vibración inherente de segundo orden (el doble de la velocidad del motor) que no se puede eliminar independientemente del grado de equilibrio de los componentes internos.

Los pistones de los motores planos están horizontalmente opuestos, por lo que están equilibrados naturalmente y no generan complejidad adicional, costos o pérdidas de potencia relacionadas con el eje de equilibrio.

Esta vibración se debe a que el Movimiento de la Biela en el motor en línea no es simétrico durante toda la rotación del cigüeñal; Por lo tanto, durante el período de tiempo dado de la rotación del cigüeñal, la aceleración del pistón descendente y ascendente no siempre es exactamente lo contrario, cada rotación produce dos fuerzas inerciales verticales netas, cuya resistencia aumenta por segunda vez con la velocidad, independientemente de lo estrechamente que coincida el peso del componente.

A medida que aumenta el desplazamiento del motor, el problema también aumenta, ya que la única manera de lograr un desplazamiento mayor es prolongar la carrera del pistón, aumentar la diferencia de aceleración o aumentar la masa del pistón a través de un diámetro más grande; De cualquier manera, la amplitud de la vibración inercial aumentará.

A lo largo de los años, los dos litros se han considerado un límite de desplazamiento "no oficial" para la producción de motores de cuatro cilindros en línea con características nvh aceptables.

El concepto fundamental detrás del eje de equilibrio existe desde 1904, cuando fue inventado y patentado por el ingeniero británico Frederick lanchester.

Los dos ejes de equilibrio giran en la dirección opuesta al doble del régimen del motor.

El tamaño y la fase de estos contrapesos excéntricos del mismo tamaño en el eje hacen que la respuesta inercial a su rotación inversa se compense en el plano horizontal, pero aumenta en el plano vertical, lo que produce una fuerza neta igual pero 180 grados de diferencia con la vibración no deseada de segundo orden del motor básico, contrarrestando así.

Sin embargo, la implementación real de este concepto es lo suficientemente específica como para obtener una patente.

El problema fundamental que plantea este concepto es apoyar y lubricar adecuadamente las piezas que giran al doble de la velocidad del motor a altas velocidades, en las que la vibración de segundo orden se vuelve inaceptable.

Hay algunas controversias sobre cuánta potencia consume el doble eje de equilibrio para el motor. La cifra básica dada suele ser de unos 15 caballos de fuerza (11 kilovatios), pero para las pérdidas de fricción pura esto puede ser demasiado alto. Esto puede deberse a un error de cálculo causado por el uso común de los dinamómetros inerciales, que calculan la Potencia en función de la medición real de la Aceleración angular en lugar del par constante. Por lo tanto, 15 caballos de fuerza (11 kilovatios) incluyen la pérdida real de fricción y el aumento de la inercia angular del eje de rotación rápida, que no es un factor a una velocidad estable. Sin embargo, algunos propietarios modifican el motor desmontando el eje de equilibrio, lo que permite tanto recuperar parte de la Potencia como reducir la complejidad y las posibles áreas de daño para lograr un alto rendimiento y un uso de carreras, ya que se suele (pero erróneamente) pensar que al equilibrar cuidadosamente los componentes recíprocos del motor se puede obtener la estabilidad que proporciona El eje de equilibrio después de desmontarlo.

2. Aplicación de cuatro cilindros

Mitsubishi Motors fue pionera en el lanzamiento en 1975 del motor astron, el "eje silencioso" de diseño moderno, con un eje de equilibrio situado en una posición más baja en el lado del bloque del motor, impulsado por la cadena de la bomba de aceite, y luego autorizaron la patente a fiat, Saab y porsche.

Saab perfeccionó aún más el principio del eje de equilibrio al localizar el eje de equilibrio con simetría transversal pero situado a diferentes alturas por encima del cigüeñal, superando la vibración transversal armónica secundaria (debido a la misma asimetría básica en el diseño del motor, pero con una amplitud mucho menor), introduciendo así un par que contrarresta la vibración transversal al doble régimen del motor, lo que hace que el motor b234 sea inusualmente estable.

3. Aplicación de seis cilindros

Muchos motores V6 tienen otro diseño de eje de equilibrio

Aunque los motores V6 mejor diseñados tienen un ángulo de 60 grados entre las dos filas de cilindros, muchos de los actuales se derivan de los viejos motores v8, que tienen un ángulo de 90 grados entre las dos filas de cilindros.

Aunque esto proporciona una secuencia de encendido de intervalos uniformes en el motor de 8 cilindros, en el motor de 6 cilindros esto conduce a un ritmo lento, en cada rotación del cigüeñal, los tres cilindros se encienden a intervalos de 90 grados, seguido de un intervalo de 90 grados, sin pulso de potencia.

Esto se puede eliminar utilizando cigüeñales más complejos y caros, que cambian la relación entre dos filas de cilindros, generando así una diferencia efectiva de 60 grados, pero recientemente muchos fabricantes han descubierto que es más económico adoptar el concepto de eje de equilibrio, utilizando un solo eje con contrapesos para proporcionar la eliminación de vibraciones de 90 grados de temblor inherente de v6.

4. Implementación de la producción

Otros fabricantes que producen motores con uno o dos ejes de equilibrio son (d):

·	Alfa Romeo 2.0L four-cylinder, as fitted to the Alfa Romeo 156
·	Chrysler K engine
·	Chrysler 2.4 L and 2.5 L Neon engine
·	Ford Modular engine V10
·	Ford Taunus V4 engine
·	Buick 3800 V6
·	General Motors Corporation Quad 4 and Ecotec
·	GM Atlas engine four- and five-cylinder engines (two balance shafts)
·	GM Quad-4 engine, as used in the 1995 Pontiac Sunfire.
·	GM Vortec engine V-6 (single balance shaft)
·	Honda 2.2 L (F22) four cylinder engine
·	Mazda's 2.3L MZR engine (two balance shafts)
·	Mitsubishi 'Astron' engine
·	Nissan 2.5L (QR25DE) four-cylinder engine
·	Porsche 2.5L, 2.7L and 3.0L inline four-cylinder engines
·	Subaru EF engine
·	Tata Nano
·	Toyota 2.4L (2AZ-FE)
·	Saab H engine
·	Volvo B234F, B204GT and B204FT (four cylinder, two balance shafts, 16V-head, used in 700 and 900 series)

Y muchos motores de motocicleta, especialmente motores verticales de doble cilindro, e incluso algunos pequeños motores de un solo cilindro.