§9. Число цилиндров двигателя и их расположение

В одноцилиндровом четырехтактном двигателе коленчатый вал вращается не­равномерно, поэтому маховик должен обладать большим моментом инерции. В многоцилиндровом двигателе враще­ние коленчатого вала происходит равно­мернее, так как рабочие ходы в раз­личных цилиндрах не совпадают друг с другом. Чем больше цилиндров имеет двигатель, тем равномернее вращается коленчатый вал. Нагрузка на детали кривошипно-шатунного механизма в многоцилиндровом двигателе изменя­ется более плавно, чем в одноцилинд­ровом.

Цилиндры двигателя могут быть рас­положены следующим образом: верти­кально в один ряд — однорядные (рис. 12, а, двигатели автомобилей ВАЗ-2107 «Жигули», ГАЗ-52-04, ГАЗ-3102 «Волга», ЗИЛ-157КД и др.); под углом а к вертикали (рис. 12, б, двигатель автомобиля «Москвич-2140»); в два ря­да — У-образные (рис. 12, в, двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ-130, МАЗ-5335, КамАЗ-5320, «Урал-4320» и др.) и горизонтально с углом 180° между рядами цилинд­ров — двигатели с противоположно ле­жащими цилиндрами (рис. 12, г). Пос­ледние иногда называют двигателями с противоположно движущимися порш­нями. При таком расположении цилинд­ров уменьшается высота двигателя и его можно устанавливать под полом кузова, например в автобусах.

При двухрядном У-образном располо­жении цилиндров двигатель имеет боль­шую жесткость конструкции, меньшие размеры и массу, чем однорядный той же мощности. Жесткий коленчатый вал (вследствие уменьшения его длины) до­пускает работу без гасителя крутиль­ных колебаний и позволяет форсиро­вать двигатель по степени сжатия. К недостаткам У-образных двигателей можно отнести их значительную ширину и более сложную конструкцию.

На отечественных автомобилях уста­навливают четырехцилиндровые (рис. 13 и 14), шестицилиндровые (рис. 19 и 20) и восьмицилиндровые (рис. 15 — 18, 21 и 22) двигатели. Многоцилиндровые двигатели обычно делают У-образными с цилиндрами, расположенными под углами р (см. рис. 12), равными 60, 75 или (чаще) 90°.

§ 10. Однорядные двигатели

Четырехцилиндровый двигатель. Рав­номерность работы многоцилиндрового двигателя обеспечивается в том случае, если чередование рабочих ходов в его цилиндрах происходит через равные углы поворота коленчатого вала. Рабо­чий цикл в четырехтактном двигателе совершается за два оборота коленчатого вала, т. е. за поворот вала на 720°.

Для определения угла, через который в цилиндрах будут повторяться одно именные такты (допустим, такты расши­рения), необходимо 720° разделить на число цилиндров двигателя. В четырех­цилиндровом двигателе такт расшире­ния совершается через 720:4=180° поворота коленчатого вала. За каждые два оборота коленчатого вала в четы­рехтактном четырехцилиндровом двига­теле происходит четыре такта расши­рения, четыре такта выпуска и т. д., т. е. рабочий цикл повторяется 4 раза. Поскольку чередование одноименных тактов происходит через 180 поворота коленчатого вала, то и шатунные шейки вала должны быть расположены под углом 180 одна к другой, т. е. лежать в одной плоскости. Шатунные шейки первого и четвертого цилиндров направ­лены в одну сторону относительно оси коленчатого вала, а шатунные шейки второго и третьего цилиндров — в проти­воположные (рис. 23, а). Такая форма коленчатого вала обеспечивает равно­мерное чередование рабочих ходов в цилиндрах и удовлетворительную урав­новешенность двигателя, так как все поршни одновременно приходят в край­ние положения (два поршня вверх и два вниз).

Последовательность чередования (за рабочий цикл) одноименных тактов в различных цилиндрах двигателя назы­вают порядком работы цилиндров дви­гателя. Порядок работы четырехцилинд­ровых четырехтактных двигателей мо­жет быть 1 — 3 — 4 — 2 или 1 — 2 — 4 — 3.

При выборе порядка работы двигателя конструкторы стремятся как можно равномернее распределить нагрузку на шатунные и коренные шейки коленча­того вала. Максимальные нагрузки на шейки коленчатого вала возникают в те моменты, когда в цилиндрах совершаются такты расширения (рабочие ходы).

Рис. 15.

Продольный разрез двигателя автомобиля ГАЗ-53-12:

/ — поддон; 2 — шкив коленчатого вала; 3— храповик; 4 — распределительный вал; 5— датчик ограничителя частоты вращения; 6— водяной насос; 7 — вентилятор; 8— полнопоточный масляный фильтр; 9— карбюратор; 10 — распределитель зажигания: 11 — блок цилиндров; 12 — маховик;

13 — коленчатый вал; 14 — крышка коренного подшипника; 15 — шатун первого цилиндра (правого по ходу ряда); 16 — шатун пятого цилиндра (левою по ходу ряда)

Рис. 16.

Поперечный разрез двигателя автомобиля ГАЗ-53-12:

/ — маслоприемник; 2 — поддон;

3 — стартер; 4 — коленчатый вал; 5 — блок цилиндров; 6 —поршень; 7 — головка блока; 8 — впускной клапан;

9 — коромысло; 10 — кран отопителя каоины; //-распределитель зажигания; 12 — карбюратор; 13 — крышка головки блока;

14 — выпускной клапан; 15 — выпускной трубопровод; 16 — гильза цилиндра;

/7 — кронштейн крепления двигателя;

18 — поршневое кольцо; 19 — шатун

Рис. 18.

Поперечный разрез двигателя автомобиля ЗИЛ-130:

/ — масляный насос; 2 — блок цилиндров; 3 — поршень; 4 − выпускной трубопровод; 5 — крышка головки блока; 6 — коромысло; головка блока; 8 штанга коромысла: 9 - центрифуга;

10 — карбюратор; // — корпус

привода распредели геля зажигания;

12 впускной трубопровод; 13 — распределитель

зажигания; 14 — указатель уровня масла:

15 свеча (зажигания; 16 — щиток свечей;

17−толкатель; 18 — стартер; 19— шатун;

20 коленчатый пал: 21 поддон;

22 — маслоприемник

ТО за вторую ею половину (180 — 360 ) рабочий ход будет осуществлять­ся в третьем цилиндре, за первую половину второго оборота (360 — 540 ) — в четвертом цилиндре и за вто­рую половину второго оборота (540 — 720 ) — во втором цилиндре. Следова­тельно, порядок работы двигателя

1—3 — 4 — 2 (табл. 1). Рассмотренный порядок чередования рабочих ходов в цилиндрах двигателя может быть изме­нен. Для этого при том же располо­жении колен коленчатого вала необхо­димо изменить последовательность от­крытия и закрытия клапанов, что зави­сит от конструкции механизма газораспределения и последовательности за­жигания

Рис. 19.

Продольный разрез дизеля ЯМЗ-236:

/ - масляный насос; 2 — поддон; 3 — коленчатый вал; 4 — вентилятор; 5 — фильтр тонкой очистки топлива; 6 — воздухоочиститель; 7 — топливный насос высокого давления; 8 — всережимный регулятор; 9 — ось толкателей; 10 — распределительный вал; //-маховик; 12 — пробка для слива масла; 13 — маслоприемник