KWALIFIKACJA MOT2 + MOT5 + MOT6 - CZERWIEC 2015

PYTANIE NR 15.
Siły i momenty bezwładności pierwszego i drugiego rzędu znoszą się w czterosuwowym silniku o konstrukcji rzędowej
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Układ rzędowy sześciocylindrowy ma tak dobrane przesunięcia fazowe wykorbień, że wypadkowe siły i momenty bezwładności mas posuwisto-zwrotnych I i II rzędu wzajemnie się znoszą. W R4 i R3 pozostają niewyrównane składowe (zwłaszcza II rzędu), a sama większa liczba cylindrów nie gwarantuje spełnienia warunku.

Pełne wyjaśnienie:

W silniku tłokowym podczas ruchu posuwisto-zwrotnego tłoków i części mas korbowodu powstają okresowo zmienne siły bezwładności. W klasycznej analizie mechanizmu korbowego rozkłada się je na składowe pierwszego rzędu (o częstotliwości równej prędkości obrotowej wału) oraz drugiego rzędu (o częstotliwości podwojonej). Oprócz samych sił mogą występować także momenty (pary) bezwładności, czyli tendencje do "kołysania" zespołu napędowego.

Odpowiedź "sześciocylindrowej" jest poprawna, ponieważ klasyczny układ rzędowy R6 ma takie rozmieszczenie wykorbień i zapłonów, że suma składowych bezwładności od poszczególnych cylindrów daje wypadkową równą zero: znoszą się zarówno siły, jak i momenty, i to dla składowych I oraz II rzędu. W praktyce przekłada się to na bardzo dobrą kulturę pracy bez konieczności stosowania dodatkowych wałków wyrównoważających do mas posuwisto-zwrotnych.

Dlaczego pozostałe propozycje są niepoprawne?

  • "czterocylindrowej": układ rzędowy R4 ma z natury niewyrównane składowe drugiego rzędu (mimo że część składowych pierwszego rzędu może się kompensować). To jedna z przyczyn stosowania wałków wyrównoważających w wielu konstrukcjach.
  • "trzycylindrowej": R3 jest układem o wyraźniejszych nierównowagach (zarówno sił, jak i momentów) w porównaniu do R6; często wymaga rozwiązań tłumiących i konstrukcyjnych kompromisów NVH.
  • "ośmiocylindrowej": sama liczba cylindrów nie jest wystarczającym kryterium. Układ ośmiocylindrowy może mieć różne konfiguracje (np. inne niż rzędowa w praktyce pojazdowej), a pytanie dotyczy konkretnego warunku pełnego znoszenia sił i momentów I i II rzędu w klasycznym rzędowym układzie czterosuwowym, który typowo spełnia go właśnie R6.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w treści pojawia się jednocześnie siły i momenty oraz I i II rząd, szukaj konfiguracji znanej z pełnego, "geometrycznego" wyważenia, a nie tylko z mniejszego poziomu drgań.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To składowe sił wynikające z przyspieszeń mas posuwisto-zwrotnych, które zmieniają się z częstotliwością równą prędkości obrotowej wału. W analizie mechanizmu korbowego traktuje się je jako podstawową "falę" obciążenia dynamicznego, którą można częściowo znosić odpowiednim układem cylindrów.
To składowe o częstotliwości podwojonej względem obrotów wału, wynikające z nieharmonicznego ruchu tłoka w mechanizmie korbowym (geometria korbowód–wykorbienie). W wielu układach, np. rzędowym czterocylindrowym, właśnie one są kluczowym źródłem odczuwalnych drgań.
Wynika to z symetrii układu oraz odpowiednich przesunięć fazowych wykorbień. Składowe bezwładności od par cylindrów działają w przeciwnych kierunkach i sumują się do zera, a rozkład wzdłuż wału sprawia, że znoszą się także momenty (pary) powodujące kołysanie. To klasyczny przykład "naturalnie" wyważonego układu.
Rzędowy czterocylindrowy ma zalety (prosta konstrukcja, niskie koszty), ale nie jest idealnie wyważony: typowo pozostają niewyrównane składowe drugiego rzędu. Dlatego w wielu nowoczesnych R4 spotyka się wałki wyrównoważające lub rozwiązania tłumiące w osprzęcie i mocowaniach.
Siła bezwładności to wypadkowa działająca liniowo (np. "ciągnie/pcha" blok), a moment bezwładności (para) powoduje tendencję do obracania lub kołysania zespołu napędowego. Jeśli w treści są jednocześnie "siły i momenty", pytanie dotyczy pełniejszego warunku wyważenia niż sama kompensacja sił.
Nie zawsze. Większa liczba cylindrów często poprawia równomierność oddawania momentu i może zmniejszać odczuwalne pulsacje, ale o pełnym znoszeniu sił i momentów decyduje przede wszystkim układ geometryczny i fazowanie wykorbień. Dlatego niektóre konfiguracje są "z natury" wyważone, a inne wymagają dodatkowych rozwiązań.
Najczęściej myli się "dobra kultura pracy" z warunkiem "znoszą się siły i momenty I i II rzędu". Uczniowie też wybierają R4 z przyzwyczajenia (bo jest popularny) albo zakładają, że "ośmiocylindrowy" zawsze spełnia warunki. Na egzaminie warto trzymać się definicji i warunków z treści.
Stosuje się je wtedy, gdy konstrukcja ma istotne niewyrównane składowe sił lub momentów (często drugiego rzędu), które pogarszają NVH. Przykładem są liczne silniki rzędowe czterocylindrowe o większej pojemności. Wałki nie zwiększają mocy, ale poprawiają komfort i trwałość osprzętu.
Znajomość typowych nierównowag pomaga odróżnić "cechę konstrukcyjną" od usterki. Jeśli dany układ ma naturalne składowe drgań, diagnosta ocenia, czy poziom jest typowy, czy wzrósł przez np. uszkodzone mocowania silnika, koło dwumasowe, niewyważone koło pasowe lub problemy zapłonu/wtrysku.
Naucz się definicji obu rzędów oraz kojarz typowe układy: które mają niewyrównane składowe i kiedy stosuje się rozwiązania kompensujące. Pomaga też rozpisanie prostych schematów fazowania (które cylindry są "w parze") oraz zapamiętanie, że pytania z "siły i momenty" są bardziej wymagające niż te tylko o siłach.
info

Statystycznie 40% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Układ rzędowy sześciocylindrowy ma tak dobrane przesunięcia fazowe wykorbień, że wypadkowe siły i momenty bezwładności mas posuwisto-zwrotnych I i II rzędu wzajemnie się znoszą."

Źródła:

  • John B. Heywood, "Internal Combustion Engine Fundamentals", rozdziały dotyczące mechanizmu korbowego i wyważenia (forces and couples), McGraw-Hill (wydanie książkowe)
  • Richard Stone, "Introduction to Internal Combustion Engines", część o siłach bezwładności i wyważeniu układów wielocylindrowych (wydanie książkowe)
  • Wikipedia: "Inline-six engine" (sekcja o balance), https://en.wikipedia.org/wiki/Straight-six_engine - dostęp 2026-02-28

Materiały:

  • Podręczniki z budowy i teorii silników spalinowych (rozdziały o wyważeniu)
  • Materiały o NVH w pojazdach (drgania i hałas zespołu napędowego)
  • Schematy fazowania wykorbień i analiza sił w mechanizmie korbowym

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego