Двухцилиндровые рядные двигатели
Равномерность работы многоцилиндрового двигателя достигается, если чередование рабочих ходов в цилиндрах происходит через равные углы поворота коленчатого вала. Например, рабочий цикл в четырехтактном двигателе происходит за 720° поворота коленчатого вала.
Чтобы определить угол, через который в цилиндрах будут поочередно происходить одноименные такты, следует разделить максимальный угол поворота коленчатого вала за один рабочий цикл на число цилиндров (720°:2=360°). Этот же расчет показывает, под каким углом друг к другу должны располагаться кривошипы коленчатого вала. Шатунные шейки коленчатого вала у двухцилиндрового двигателя располагаются на одной прямой сбоку от оси коленчатого вала. Оба поршня одновременно перемещаются от ВМТ в НМТ, и наоборот. Последовательность чередования одноименных тактов в различных цилиндрах двигателя называется порядком работы цилиндров двигателя.
Рассмотрим последовательность чередования тактов в цилиндрах двухцилиндрового двигателя (табл. 2.1). Если в первом цилиндре происходит впуск, то во втором цилиндре, поршень которого также перемещается к НМТ, должен происходить рабочий ход. Условно считаем, что все такты начинаются и заканчиваются в мертвых точках, т. е. такты совершаются за половину оборота коленчатого вала (0...180°). При втором полуобороте коленчатого вала (180...360°) в первом цилиндре будет происходить сжатие, а во втором, при движении поршня вверх, должен осуществляться выпуск отработавших газов. При третьем полуобороте коленчатого вала (360...540°) в первом цилиндре будет осуществляться рабочий ход, а во втором — впуск свежего заряда. Заканчивается рабочий цикл четвертым полуоборотом коленчатого вала (540...720°), при котором в первом цилиндре будет выпуск отработавших газов, а во втором — сжатие свежего заряда рабочей смеси.
Таблица 2.1. Последовательность чередования тактов в цилиндрах двухцилиндрового двигателя
| Обороты коленчатого вала | Угол поворота коленчатого вала,° | Номера цилиндров | |
| 1 | 2 | ||
| Первый | 0...180 | Впуск | Рабочий ход |
| 180 ...360 | Сжатие | Выпуск | |
| Второй | 360... 540 | Рабочий ход | Впуск |
| 540...720 | Выпуск | Сжатие | |
Четырехцилиндровые рядные двигатели
Чтобы определить угол поворота коленчатого вала, через который будут повторяться одноименные такты в разных цилиндрах четырехтактного четырехцилиндрового двигателя, следует разделить максимальный угол поворота коленчатого вала за один рабочий цикл на число цилиндров (720°:4=180°). Под таким углом должны располагаться и шатунные шейки коленчатого вала. Первая и четвертая шейки коленчатого вала будут располагаться в одной плоскости и направлены в одну сторону от оси коленчатого вала (рис. 2.2, а). Шатунные шейки второго и третьего цилиндров будут располагаться также в одной плоскости, но на противоположной стороне.
Рис. 2.2. Схемы кривошипно-шатунного механизма четырехтактных рядных двигателей: а - четырехцилиндрового; б - шестицилиндрового; I—VI - кривошипы коленчатого вала соответственно цилиндров 1—6; 1—6 - цилиндры
Порядок работы четырехцилиндровых двигателей может быть 1—2—3—4 или 1—3—4—2. При выборе порядка работы двигателя конструкторы стремятся к тому, чтобы нагрузка на шатунные и коренные шейки-коленчатого вала была наиболее равномерной, поэтому такты рабочего хода в разных цилиндрах двигателя не должны совпадать.
Исходя из этих соображений, если при первом полуобороте коленчатого вала (0...180°) в первом цилиндре происходит впуск горючей смеси, то в четвертом цилиндре, поршень которого перемещается к НМТ, должен быть рабочий ход. В то же время поршни второго и третьего цилиндров перемещаются к ВМТ. При таком движении в цилиндрах может происходить или выпуск, или сжатие. Предположим, что во втором цилиндре происходит выпуск, тогда в третьем цилиндре будет сжатие. При втором полуобороте коленчатого вала (180...360°) в первом цилиндре произойдет сжатие, во втором — впуск, в третьем — рабочий ход и в четвертом — выпуск. При третьем полуобороте коленчатого вала (360...540°) в первом цилиндре будет рабочий ход, во втором — сжатие, в третьем — выпуск и в четвертом — впуск. Заканчиваться рабочий цикл будет в первом цилиндре тактом выпуска, во втором — тактом рабочего хода, в третьем — впуска, в четвертом — тактом сжатия. Порядок работы цилиндров у описанного двигателя 1—2—4—3. Двигатели с таким порядком работы (табл. 2.2) устанавливаются на автомобилях «Волга» ГАЗ-31029, «ГАЗель» ГАЗ-33021, ГАЗ-33023, ГАЗ-32214, ГАЗ-2705 (двигатели ЗМЗ-4025 или ЗМЗ-4026).
Таблица 2.2. Последовательность чередования тактов в цилиндрах четырехцилиндрового двигателя
| Обороты коленчатого вала | Угол поворота коленчатого вала,° | Номера цилиндров | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Первый | 0...180 | Впуск | Выпуск | Сжатие | Рабочий ход |
| 180...360 | Сжатие | Впуск | Рабочий ход | Выпуск | |
| Второй | 360...540 | Рабочий ход | Сжатие | Выпуск | Впуск |
| 540...720 | Выпуск | Рабочий ход | Впуск | Сжатие | |
В приведенном примере при первом полуобороте коленчатого вала для второго и третьего цилиндров были приняты такты выпуска во втором цилиндре и сжатия в третьем. Если поменять такты, т. е. во втором цилиндре вместо выпуска принять сжатие, а в третьем выполнять выпуск, то изменится и порядок работы цилиндров двигателя. Теперь он будет 1—3—4—2. Двигатели с таким порядком работы цилиндров (табл. 2.3) установлены на автомобилях «Жигули» ВАЗ-2110, ВАЗ-2111, ВАЗ-2112.
Таблица 2.3. Последовательность чередования тактов в цилиндрах четырехцилиндрового двигателя
| Обороты коленчатого вала | Угол поворота коленчатого вала,° | Номера цилиндров | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Первый | 0...180 | Впуск | Сжатие | Выпуск | Рабочий ход |
| 180...360 | Сжатие | Рабочий ход | Впуск | Выпуск | |
| Второй | 360...540 | Рабочий ход | Выпуск | Сжатие | Впуск |
| 540...720 | Выпуск | Впуск | Рабочий ход | Сжатие | |
На всех этих двигателях цилиндры располагаются в один ряд. Шатунные шейки коленчатого вала находятся под углом 180° друг к другу (рис. 2.2, а).
Шестицилиндровые рядные двигатели
Чтобы определить угол, через который должны чередоваться одноименные такты в различных цилиндрах двигателя и под которым должны располагаться кривошипы коленчатого вала, следует разделить максимальный угол поворота коленчатого вала за один рабочий цикл на число цилиндров (720°:6=120°).
Таким образом, кривошипы коленчатого вала должны располагаться под углом 120° друг к другу, а одноименные такты должны чередоваться через 120° оборота коленчатого вала (рис. 2.2, б).
Наиболее распространенным порядком работы цилиндров для шестицилиндровых четырехтактных рядных двигателей является порядок 1—5—3—6—2—4. Если при таком порядке работы шатунные шейки первого и шестого цилиндров условно примем направленными вверх, то шатунные шейки второго и пятого цилиндров будут направлены влево, а третьего и четвертого — вправо.
Особенностью работы двигателя с таким расположением шатунных шеек является перекрытие тактов, т.е. при еще не закончившемся такте в одном цилиндре одноименный такт уже начинается в соседнем цилиндре. Перекрытие тактов составляет 60°, считая по обороту коленчатого вала. Перекрытие рабочих ходов помогает выводить поршни из мертвых точек, что позволяет уменьшить массу маховика. Однорядные шестицилиндровые четырехтактные двигатели с таким порядком работы цилиндров устанавливаются на автомобиле ГАЗ-52-04.
Когда поршень первого цилиндра начинает движение от ВМТ, открывается впускной клапан, и в цилиндр поступает горючая смесь. К моменту, когда поршень пройдет 120°, считая по обороту коленчатого вала, поршень пятого цилиндра окажется в ВМТ, и в нем начнется такт впуска. После очередного поворота коленчатого вала на 120° впуск начнется в третьем цилиндре, затем, также через 120° поворота коленчатого вала, впуск будет в шестом цилиндре и т.д. Благодаря перекрытию тактов коленчатый вал вращается более равномерно. Силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно, будут уравновешены (табл. 2.4).
Таблица 2.4. Последовательность чередования тактов в цилиндрах шестицилиндрового рядного двигателя
V-образные двигатели
Шестицилиндровые четырехтактные V-образные двигатели устанавливают на автомобилях MA3-5335. Особенностью работы двигателя является неравномерность совершения тактов. Коленчатый вал двигателя имеет три шатунные шейки, расположенные под углом 120° друг к другу. На каждой шатунной шейке установлено по два шатуна — один для левого ряда цилиндров, а другой — для правого ряда (рис. 2.3, а).
Рис. 2.3. Схемы кривошипно-шатунного механизма четырехтактных V-образных двигателей: а - шестицилиндрового; б - восьмицилиндрового; 1—8 - цилиндры; I—VII - кривошипы коленчатого вала соответственно цилиндров 1—8
С первой шатунной шейкой соединены шатуны первого и четвертого цилиндров, со второй — шатуны второго и пятого цилиндров, с третьей — шатуны третьего и шестого цилиндров. Правый ряд цилиндров по ходу автомобиля имеет номера от 1 до 3, а левый ряд соответственно от 4 до 6. Порядок работы цилиндров двигателя 1—4—2—5—3—6. Чередуются такты через 90 и 150° (табл. 2.5).
Таблица 2.5. Последовательность чередования тактов в цилиндрах шестицилиндрового V-образного двигателя
Источник расположен на сайте: Autoinstruction
Если в первом цилиндре происходит впуск, то согласно порядку работы после первого цилиндра впуск будет происходить в четвертом цилиндре. Начинаться он будет, когда в первом цилиндре такт пройдет 90°, считая по обороту коленчатого вала. Когда до окончания такта впуска в четвертом цилиндре остается 30°, начинается впуск во втором цилиндре. Перекрытие такта с пятым цилиндром составляет 90° Через очередные 150° поворота коленчатого вала начнется впуск в третьем цилиндре. Заканчивается рабочий цикл впуском в шестом цилиндре, который начинается с перекрытием на 90° относительно третьего цилиндра. Затем все такты повторяются в такой же последовательности.
Из-за того что такты, особенно рабочие хода, повторяются через разные промежутки времени, коленчатый вал вращается неравномерно. Поэтому для уменьшения неравномерности вращения на нем приходится устанавливать маховик со значительной массой.
Восьмицилиндровые четырехтактные V-образные двигатели
Двигатели такого типа устанавливают на автомобилях ГАЗ-3307, ЗИЛ-433100, автомобилях семейства КамАЗ и т.д.
Чтобы определить угол, через который повторяются одноименные такты в разных цилиндрах двигателя, и расположение кривошипов на коленчатом валу, нужно разделить максимальный угол поворота коленчатого вала за один рабочий цикл на число цилиндров (720°:8=90°). Как видно, кривошипы располагаются крестообразно под углом 90° и чередование тактов также происходит через 90° (рис. 2.3, б).
Порядок работы цилиндров двигателя 1—5—4—2—6—3—7—8. Коленчатый вал имеет четыре шатунные шейки. К каждой шейке присоединено по два шатуна, по одному с каждого ряда цилиндров. На первой шатунной шейке установлены шатуны первого и пятого цилиндров, на второй — второго и шестого, на третьей — третьего и седьмого и на четвертой — четвертого и восьмого цилиндров. В восьмицилиндровом четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала. При этом во всех цилиндрах происходит по одному рабочему ходу. Перекрытие тактов составляет 90° Благодаря такому перекрытию обеспечивается равномерное вращение коленчатого вала и масса маховика может быть уменьшена. Работа двигателя происходит следующим порядком. При движении поршня первого цилиндра от ВМТ к НМТ открывается впускной клапан и в цилиндр поступает горючая смесь. Через 90° поворота коленчатого вала впуск горючей смеси начинается в пятом цилиндре, а затем через каждые 90° поворота коленчатого вала начинается такт впуска в четвертом, втором, шестом, третьем, седьмом и восьмом цилиндрах (табл. 2.6).
Таблица 2.6. Последовательность чередования тактов в цилиндрах восьмицилиндрового двигателя
