Saab Workshop Service and Repair Manuals

Balance Shaft: Description and Operation
Balancer Shafts

Balancer shafts

Engine vibration
Much effort is put into improving the comfort for driver and passenger. Two areas that this affects are engine vibration and noise, both the result of the
basic engine design. Combustion of fuel, where chemical energy is transformed into mechanical energy, creates gas forces that act on the piston
crowns. The reciprocating motion of the pistons and connecting rods create inertial forces that make the engine vibrate in different ways.

At low engine speeds, these gas forces are greater than the inertial forces, while the opposite applies at high engine speeds. The most influential forces
arise periodically once or twice per crankshaft revolution and are said to be of the first and second order respectively. Inertial forces of the first order
are fully balanced because the crankshaft is balanced and the two pairs of pistons 14 and 2-3 turn simultaneously in opposite directions.

Second-order forces acting vertically

The inertia forces are caused by both of the downward moving pistons in a 4-cylinder engine, for a certain crank angle, moving in a longer range than
both of the upward moving pistons (the connecting rod lateral movement speeds up the downward piston movement but slows the upward movement.)
The upward and downward masses' common centre of gravity positions therefore vary, which leads to upward and downward forces which vary
periodically twice per crankshaft rotation and cause the engine to vibrate vertically.

Second-order forces acting laterally
During the power stroke, the piston is pressed against the cylinder walls due to the angle of the connecting rod in relation to the cylinder bore. At
higher engine speeds, these inertial forces are much greater, however. It can then be said that the crankshaft pulls down the piston and the angle of the
connecting rod in relation to the cylinder bore presses the piston against the cylinder bore, but now in the opposite direction. Regardless of the engine
speed, the lateral gas and inertial forces vary periodically twice per crankshaft revolution and make the engine vibrate laterally.