Многоцилиндровые двигатели

 

На современных автомобилях при­меняют четырех-, шести-, восьми- и двенадцатицилиндровые двигатели. Наиболее распространенные схемы компоновок цилиндров двигателей представле­ны на рис. 2.10. При однорядных схемах компоновки (рис. 2.10, а) оси цилиндра занимают строго верти­кальное положение (двигатели автомобилей ВАЗ-2106 «Жигули», ГАЗ-24-10 и -3102 «Волга» и др.) или расположены под некоторым углом a к вертикали (рис. 13,6), нахо­дящимся в пределах 15—20° (двигатель автомобиля «Москвич-21412»). На большинстве грузовых авто­мобилей применяют двухрядную V-образную (под углом β) компоновку (рис. 2.10, в) цилиндров (дви­гатели автомобилей ЗИЛ-130, КамАЗ-5320, МАЗ-5335, Урал-4320 и ГАЗ-53-12). Двухрядная компо­новка (рис. 2.10, г) имеет углом 180° с противолежащими цилиндрами. Двигатели с таким расположением цилиндров называют оппозитными, они удобно располагаются под полом кузова, например, в автобу­сах.

Рис.2.10. Схемы компоновки цилиндров двигателей

 

Многоцилиндровые двигатели компонуются из нескольких одноцилиндровых двига­телей, которые конструктивно объединены в одно целое и имеют один общий коленчатый вал. За два оборота коленчатого вала в таком двигателе рабочих ходов будет столько, сколько у него цилиндров, а так как два оборота коленчатого вала соответствуют 720°, то такты рабочего хода будут чередоваться через равные уг­ловые интервалы Θ в зависимости от числа цилиндров i, следовательно, Θ = 720/i.

Например, в четырех-, шести- и восьмицилиндровых двигателях рабочие ходы происходят соответст­венно через 180, 120 и 90° пово­рота коленчатого вала. В каждом ци­линдре осуществляется один и тот же рабочий процесс, но одноименные такты происходят в разные моменты времени, при этом чередование тактов в цилиндрах дви­гателей должно обес­печивать равномерное распределение нагрузки на подшипники коленчатого вала и плавную работу двигателя.

Порядком работы двигателя называется последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах двигателя в течение рабочего цикла. Порядок работы двигателя указывают по чередованию тактов рабочего хо­да, начиная с первого цилиндра.

Тип двигателя и числа цилиндров определяют порядок работы двигателя. Так, у коленчатого вала рядного четырехцилиндрового двигателя (рис. 2.11, а) кривошипы расположены попарно под углом 180°, два крайних — под углом 180° к двум средним. Соответственно поршни цилиндров 1 и 4 при работе двигателя движутся одновре­менно в одном направлении, а порш­ни цилиндров 2 и 3 — в противо­положном.

 

Рис.2.11. Схемы кривошипно-шатунного механизма рядных двигателей: а – четырехцилиндрового; б – шестицилиндрового; 1-6 – цилиндры; I-VI – кривошипы коленчатого вала соответственно цилиндров 1-6

 

Порядок работы четырехцилиндровых двигателей может быть 1—3—4—2 (двигатели авто­мобилей семейств ВАЗ, «Москвич» и др.) или 1—2—4—3 (дви­гатели автомобилей ГАЗ-24-10 «Волга», УАЗ-3151).

Шатунные шейки коленчатого вала (рис. 2.11, б) в шестицилиндровом рядном дви­гателе расположены по­парно в трех плоскостях. Такты во всех цилиндрах двигателя в соот­ветствии с расположением кривоши­пов начинаются и кончаются не одно­временно, а смещаются в одной паре цилиндров относительно другой на угол 120 °, и, следовательно, рабо­чие ходы перекрываются на ¹/з хода поршня, что обеспечивает бо­лее равномерное вращение коленча­того вала.

По­рядком работы карбюраторного шестицилиндрового рядного двигателя является 1—5—3—6—2—4 (двигатели автомобилей ЗИЛ-157КД, ГАЗ-52-04). Возможны и другие порядки работы карбюратор­ного шестицилиндрового двигателя.

Наиболее совершенным для шестицилиндровых дизелей является V-образный вариант двигателя с развалом цилиндров под углом 90° (рис. 2.12, а) и с порядком работы 1—4—2—5—3—6 (двигатель ЯМЗ-236). Преимущества компоновочных схем этого типа по сравнению с компо­новочными схемами рядных двига­телей привело к широкому распростране­нию дизелей и карбюраторных дви­гателей с V-образным расположе­нием цилиндров.

 

 

Рис.2.12. Схемы кривошипного механизма V-образных двигателей: а – шестицилиндрового; б – восьмицилиндрового; 1-8 – цилиндры; I-VIII – кривошипы

коленчатого вала соответственно цилиндров 1-8

 

К преимуществам таких двигате­лей следует отнести их меньшую высоту и габаритную длину, что позволяет улучшить компо­новку автомобиля в целом.

Недостатками V-образных двига­телей являются более сложная от­ливка блока и увеличение габарит­ной ширины его по сравнению с ряд­ным двигателем.

Восьмицилиндровые V-образные двигатели (рис. 2.12, б) установлены на грузовых автомобилях ЗИЛ-130, ГАЗ-53-12, КамАЗ-5320 и др. Цилиндры в таких двигателях расположены в два ряда по ходу автомобиля, угол развала между рядами цилиндров составляет 90°. Один ряд цилиндров несколько смещен относительно дру­гого ряда, что обусловлено установ­кой двух шатунов на каждую шейку коленчатого вала.

В восьмицилиндровом V-образном двигателе порядок работы 1—5—4—2—6—3—7—8. При таком порядке работы рабочие ходы следу­ют один за другим с перекрытием на ¹/₂ хода поршня, что обеспе­чивает равномерное вра­щение коленчатого вала и урав­новешивание сил инерции, возникаю­щих в процессе работы восьмицилиндрового двигателя.