При работе двигателя в рабочем цилиндре возникают сила инерции поступательно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма и сила инерции неуравновешенных вращающихся масс.
Сила инерции поступательно движущихся масс действует вдоль оси цилиндра и направлена попеременно то вверх, то вниз. При направлении вверх она стремится оторвать двигатель от судового фундамента, а при направлении вниз прижимает двигатель к фундаменту, вызывая его вибрацию.
Сила инерции вращающихся масс направлена от оси коленчатого вала к оси мотылевой шейки и имеет постоянное значение для любого угла поворота коленчатого вала при данной частоте вращения вала. Эта сила стремится сдвинуть двигатель с фундамента или опрокинуть его, что является дополнительной причиной вибрации двигателя на фундаменте.
В результате действия указанных сил в многоцилиндровом двигателе возникают соответствующие моменты от сил инерции неуравновешенных вращающихся масс, действующие как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, от сил инерции поступательно движущихся масс, действующие в вертикальной плоскости. Устранение причин возникновения неуравновешенных сил инерции и соответствующих этим силам моментов называется уравновешиванием двигателя.
Для уравновешивания сил и моментов сил инерции вращающихся масс на щеках коленчатого вала устанавливают противовесы, массу которых определяют расчетным путем. Уравновешивание сил инерции приводит к тому, что моменты будут равны нулю.
Кроме того, силы и моменты сил инерции в многоцилиндровом двигателе уравновешивают путем подбора числа цилиндров, расстояния между кривошипами вала и т. д. Установлено, что наиболее уравновешенными являются четырехтактные двигатели с шестью цилиндрами и более (при четном числе цилиндров). Двухтактные двигатели полностью уравновесить не удается, так как один из моментов сил инерции, хотя и небольшой по абсолютному значению, оказывается неуравновешенным . Следует иметь в виду, что чем больше число цилиндров в двигателе, тем лучше его уравновешенность. Иногда уравновешенность двухтактного двигателя при нечетном числе цилиндров лучше, чем при четном, поэтому семи и девятицилиндровые двухтактные двигатели встречаются довольно часто. При создании новых двигателей обязательно выполняют расчет на их уравновешенность.
Почему при пусках уравновешенных дизелей иногда возникает вибрация?
Такое явление объясняется тем, что во время пуска двигателя топливо неравномерно подается в цилиндры, имеют место пропуски вспышек топлива в отдельных цилиндрах, поэтому и возникают неуравновешенные силы инерции или моменты от действия этих сил.По мере прогрева двигателя максимальное давление сгорания по цилиндрам выравнивается и неуравновешенность уменьшается.