Диаграмма сил поршневого двигателя с кривошипно-шатунным механизмом

На поршень действуют циклические усилия, создаваемые при сгорании топливовоздушной смеси, а циклические инерционные усилия действуют на поршень, шатун и коленчатый вал. Все эти силы в сумме создают тангенциальную составляющую силы, действующую на шейку коленчатого вала. Эта сила, умноженная на радиус кривошипа, дает крутящий момент, также изменяющийся по периодическому закону.

Если величину крутящего момента соотнести с площадью поперечного сечения поршня и с радиусом кривошипа, то можно определить тангенциальное давление, не зависящее от размеров двигателя. Диаграмма этого давления в зависимости от угла поворота коленчатого вала является важной характеристической кривой, позволяющей определить поведение двигателя с динамической точки зрения.

В многоцилиндровых двигателях кривые тангенциального давления для отдельных цилиндров суммируют в соответствии с числом цилиндров двигателя, их расположением, конструкцией коленчатого вала и порядком работы: цилиндров. Полученная результирующая кривая является характеристикой, двигателя (с точки зрения его конструкции) и включает весь рабочий цикл. Эта! кривая также носит название диаграммы крутящей силы.

Гармонический анализ используется для замены диаграммы крутящей силы на ряд синусоидальных колебаний, представляющих собой полный набор основных частот, и для получения «крутящих гармоник». Когда анализ проводится с учетом частоты вращения двигателя, то этот набор колебаний носит название порядков. Применительно к четырехтактному двигателю, эта методика создает половинные порядки (например, 0,5-й порядок).