Рядный четырёхцилиндровый двигатель — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с рядным расположением четырёх цилиндров, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается I4 («ай-фор») или L4 («Straight-4», «In-Line-Four»). Плоскость, в которой находятся цилиндры, может быть строго вертикальной, или находиться под определённым углом к вертикали. Во втором случае двигатель иногда называют Slant-4 (/4) — например, двигатель автомобиля «Москвич-412».
Конфигурация I4 для четырехтактного двигателя является несбалансированной, но проста в производстве (для двухтактного двигателя с чередованием работы цилиндров через 90° в порядке 1-3-4-2 или 1-2-4-3 такая конструкция сбалансированная). При этом четырёхцилиндровый двигатель имеет примерно на треть меньше деталей, чем шестицилиндровый того же объёма и мощности, и требует примерно на столько же меньше времени для многих операций по обслуживанию и ремонту. Поэтому она находит применение обычно в сравнительно бюджетных автомобилях с относительно небольшим рабочим объёмом двигателя, а также автомобилях, для которых простота в ремонте и обслуживании важнее уровня комфорта (такси, внедорожники и т. п.).
Современные рядные 4-цилиндровые двигатели имеют рабочий объём обычно от 0,7 до 2,3 литров. С ростом рабочего объёма уровень вибраций значительно возрастает, поэтому на современных двигателях этой конфигурации с рабочим объёмом более 2,0 л. как правило используются дополнительные балансировочные (успокоительные) валы, позволяющие приблизить уровень вибраций к рядным шестицилиндровым двигателям аналогичного рабочего объёма.
В прошлом, однако, I4 бо́льших рабочих объёмов не были редкостью.
В начале XX века существовали гоночные автомобили с рядными четырёхцилиндровыми двигателями рабочим объёмом 10-17 литров — например, De Dietrich. Мощность этих двигателей, однако, была весьма невелика — обычно порядка 70-100 л. с., что объясняется тем, что их максимальные обороты составляли лишь около 1500 об/мин.
В довоенные годы четырёхцилиндровые автомобильные двигатели большого объёма не были редкостью, особенно на грузовиках. Сюда можно отнести, например, советские ГАЗ М-1, ГАЗ-АА и их производные (3285 см³).
International Harvester с 1915 по 1926 год использовал на своих грузовиках 3,3-литровую нижнеклапанную рядную четвёрку, а в 1961—1972 годах выпускал рядные 4-цилиндровые моторы семейства Comanche рабочим объёмом 2,5 и 3,2 л. Все легковые и грузовые автомобили Ford вплоть до появления в начале 1930-х годов Ford Flathead V8 имели нижнеклапанные рядные четырёхцилиндровые двигатели (фактически двух семейств — Ford T и Ford A). Chrysler c 1926 года и до полного перехода на рядные шестёрки в 1932 году использовал на бюджетных моделях своих марок (S-Series) нижнеклапанные рядные четырёхцилиндровые моторы рабочим объёмом 2,7…3,2 л. Двигатель Pontiac Tempest модели 1961-63 годов имел рабочий объём 3188 см³ и не имел балансировочных валов.
Из относительно недавних примеров, западногерманская фирма Porsche выпускала автомобили с 2990-кубовыми I4.
Советские и российские автомобили «Волга» и УАЗ в течение длительного периода времени (с 1957 по начало 2000-х) оснащались рядными четырёхцилиндровыми двигателями с алюминиевыми гильзованными блоками и клапанным механизмом OHV производства ЗМЗ и УМЗ, которые имели рабочий объём 2,445 литра (имелись версии объёмом 2,9 литра) и не имели балансировочных валов. В настоящее время автомобили УАЗ снабжаются рядными четырёхцилиндровыми моторами производства ЗМЗ семейства 409 (с чугунным блоком и клапанным механизмом DOHC, никак не связанного с ранее упомянутым), с рабочим объёмом 2,7 литра и балансировочными валами.
Все эти двигатели были достаточно малооборотными и относительно тяжёлыми, что, наряду с особыми мерами при конструировании и при правильной настройке, практически сводило на нет нежелательные вибрации по сравнению с I4 меньшего объёма. Хотя, скажем, двигатель «Понтиака» оказался очень чувствителен к настройке карбюратора.
В настоящее время одними из наибо́льших по рабочему объёму серийных рядных четырёхцилиндровых бензиновых двигателей являются японские моторы семейства Toyota 3RZ-FE с рабочим объёмом 2,7 л (Toyota Land Cruiser Prado и другие модели). Четырёхцилиндровые дизели такого и большего объёма не являются редкостью и часто используются на грузовиках и тракторах, для которых уровень вибраций не является определяющим фактором.
V-образный четырёхцилиндровый двигатель — весьма редкая конфигурация. Изредка применялся в начале XX-века на мотоциклах, гоночных автомобилях и самолетах. Массовыми реализациями такой конфигурации в отечественном автопроме были лишь двигатели Мелитопольского моторного завода МеМЗ-965, МеМЗ-966, МеМЗ-968, применявшиеся на автомобилях «Запорожец» и ЛуАЗ. Такая конфигурация была выбрана из соображений достижения компактности силового агрегата как в длину, так и в ширину и упрощения его системы воздушного охлаждения. Однако конфигурация V4 полностью несбалансированная и имеет неравномерное чередование вспышек в цилиндрах. По этой причине автомобили «Запорожец» издают при работе характерный неприятный тарахтящий звук (на самом деле в основном из-за системы воздушного охлаждения, для «водяных» V4 это вовсе нехарактерно, по звуку и характеру работы они несколько напоминают V6, с которыми обычно и унифицированы). В мировой практике V4 водяного охлаждения в своё время находили широчайшее применение в модельном ряду европейского филиала Ford Motor Company, в частности на моделях Ford Taunus и Ford Granada, а также (тот же двигатель) на автомобилях SAAB, на которые он ставился вместо двухтакного трёхцилиндрового, опять же, благодаря компактности.
Оппозитный четырехцилиндровый двигатель - поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором угол между рядами цилиндров составляет 180 градусов. В автомобильной и мототехнике оппозитный двигатель применяется для снижения центра тяжести, вместо традиционного V-образного. Оппозитный двигатель в отличие от других четырехцилиндровых двигателей, самый сбалансированный. Коленчатый вал оппозитного двигателя испытывает меньшие нагрузки, что позволяет развивать большие обороты двигателя, и снимать большую удельную мощность не увеличивая массу.
По сравнению с рядным четырехцилиндровым двигателем имеет (как и V-образный двигатель) более сложную конструкцию.
Наиболее широкое распространение оппозитный двигатель получил в модели Volkswagen Käfer выпущенной за годы производства.
Компания Porsche использует его в большинстве своих спортивных и гоночных моделей, таких как Porsche 997, Porsche 987 Boxster и другие.
Оппозитный двигатель является также отличительной чертой автомобилей марки Subaru, который устанавливается практически во все модели Subaru c 1963 года. Большинство двигателей этой фирмы имеют оппозитную компоновку, которая обеспечивает очень высокую прочность и жёсткость блока цилиндров.
Volkswagen Transporter T1 — T3 бензиновые версии моторов также были оппозитными. Малая высота двигателя позволяла устанавливать его под полом салона.
Оппозитный четырехцилиндровый двигатель устанавливался на Т-26 и некоторые машины Pz I.
wikiredia.ru
Двигатели бывают разные - рядные, оппозитные, v-образные… И у каждого из них есть свои особенности. Разбираемся с достоинствами и недостатками всех трех типов.
Вряд ли при покупке автомобиля кто-то всерьез задумывается, какой двигатель предпочесть: рядный, v-образный или оппозитный. Мол, какая разница - умные конструкторы все предусмотрели, да и все современные автомобили примерно одинаковые. Однако в жизни все решают нюансы. О них-то мы и поговорим, разобрав каждый тип двигателя отдельно.
Рядный двигатель. При такой конфигурации цилиндры располагаются в один ряд, а поршни вращает общий коленчатый вал. Традиционно рядные автомобильные двигатели делают шести- и четырехцилиндровыми, хотя иногда встречаются пяти-, трех- и даже двухцилиндровые моторы.
Шестицилиндровые двигатели отличаются особенной равномерностью работы, благодаря которой вибрация практически отсутствует, а движение становится максимально комфортным. Сейчас шестицилиндровый движок становится редкостью. Его можно встретить, например, на автомобилях Mitsubishi, доживающих свой век Saab и некоторых BMW.
Основных минусов у «шестицилиндровиков» два. Во-первых, длинный движок можно расположить только под капотом и, как правило, продольно, и это является одним из серьезных препятствий для дизайнерских изысков. Во-вторых, большая масса, сосредоточенная в одном месте, напрямую влияет на управляемость и безопасность: куда «поведет» двигатель при аварии - в салон или под машину - предугадать непросто.
Четырехцилиндровые рядные двигатели более легкие и компактные, быстро прогреваются и довольно экономичны, но работают не так ровно, как их старшие собратья. Однако и у тех, и других есть одно неоспоримое достоинство: к ним можно подобраться без всяких ухищрений, а это означает, что ремонтировать и обслуживать их легко и просто.
V-образный двигатель. При такой конструкции цилиндры располагаются друг к другу под углом в 40°, 60° и 90°. Как правило, их устанавливают на мощные автомобили, в том числе и на гоночные болиды - именно об этом свидетельствует буква «V» на их борту. Другие приятные особенности - безопасность, легкость и компактность, благодаря которой под капотом можно более удобно установить дополнительные компоненты - систему кондиционирования, усилитель руля, электроприборы и т.д.
Минусы V-образного двигателя обусловлены его конструкцией. Такие движки нелегко ремонтировать, а в обслуживании они сложнее и дороже. Например, доступ к цилиндрам сложнее и жидкости для раскоксовывания двигателя понадобится больше.
Оппозитный двигатель. Цилиндры располагаются под углом 180°, благодаря чему центр тяжести автомобиля можно расположить максимально близко к дорожному полотну, снизить вибрации и обеспечить водителю и пассажирам максимальную безопасность. «Устойчивый, как бетонная плита», - говорят мастера автосервисов про автомобиль с таким двигателем.
Этот двигатель - мечта любого автоконструктора. Его можно компоновать как угодно. Этим преимуществом пользуются производители эксклюзивных автомобилей - Porsche, Subaru, которые сделали оппозитный двигатель своей «фишкой». Машин с оппозитным движком автолюбители боятся как огня, что вполне понятно. Они дороги, по отзывам, потребляют больше топлива и непросты в обслуживании. Если вы – любитель поковыряться под капотом, засучив рукава, то этот вариант точно не для вас: процедура раскоксовки оппозитного двигателя - задача непростая! Зато авто с оппозитным двигателем отличаются надежностью. Из-за того, что при движении вибрация минимальна, двигатель и сам автомобиль разрушаются медленнее, чем авто с v-образными и рядными моторами. В качестве вывода. Сложное устройство двигателя не означает, что за ним не надо ухаживать. Промывка масляной системы и систем охлаждения и впрыска, раскосовка и очистка дроссельной заслонки - обязательные процедуры для любого мотора. Мы рекомендуем использовать автохимию LAVR, потому что уверены в ее безопасности и эффективности. Но решающий выбор, разумеется, за вами.
Материал подготовлен специалистами компании LAVR
pogazam.ru
Увеличение количества цилиндров — способ поднять мощность двигателя.
На всем протяжении истории автомобилестроения инженеры преследовали единственную главную цель – получить от двигателя максимальную отдачу. Стараясь достигнуть ее, инженеры экспериментировали с двигателями с разным количеством цилиндров – от 1 до 16.
Любой двигатель характеризуется эксплуатационными свойствами. Полный объем цилиндра равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания, а рабочий объем двигателя (литраж) складывается из рабочих объемов всех цилиндров. Перед конструкторами всегда стоит задача поместить двигатель определенной конфигурации в минимальный объем подкапотного пространства. Двигатели с разным количеством цилиндров обладают своими достоинствами и недостатками.
Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания.
Одноцилиндровый двигатель — простейшая конструкция с единственным рабочим цилиндром. Одноцилиндровый двигатель полностью не сбалансирован, поэтому его ход неравномерен. У двигателей этого типа наименьшее отношение площади поверхности цилиндра к рабочему объёму. Это важный параметр, так как потери тепла во время работы двигателя минимальны, а значит, КПД у одноцилиндрового двигателя самый высокий.
Недостаток конструкции — в большом напряжении деталей кривошипно-шатунного механизма по сравнению с многоцилиндровыми двигателями. Они работают по двухтактному циклу, в котором рабочие ходы происходят вдвое чаще. На деле это означает, что двигатель работает на очень высоких оборотах, и детали испытывают колоссальные нагрузки. Кроме того, возможности по увеличению объема единственного поршня ограничены порогом возникновения детонации, а значит, повышать объем можно лишь до определенного предела. Из-за этого их качества применение одноцилиндровых двигателей в тяжелых четырехколесных транспортных средствах нецелесообразно. Чаще всего их используют в качестве силовой установки легких мотоциклов или мопедов. Из четырехколесных средств передвижения такие двигатели ставились только на мотоколяски для инвалидов.
Рядный двухцилиндровый двигатель
В этой конфигурации два цилиндра расположены в ряд и вращают общий коленчатый вал.
Так же, как и одноцилиндровый, рядный двухцилиндровый двигатель не сбалансирован и не обеспечивает плавности хода (при работе по четырехтактному циклу). Четырёхтактные двухцилиндровые двигатели неоднократно устанавливались в сверхкомпактные автомобили наподобие Daihatsu Mira. Для решения вопроса с вибрацией в конструкции двигателя применяются балансировочные валы.
Двухтактные двухцилиндровые двигатели нашли очень широкое применение, так как работают без вибрации. Их очень часто можно видеть в конструкции мотоциклов. В прошлом, когда об экономии топлива конструкторам задумываться всерьез не приходилось, нередко можно было видеть двухцилиндровые двигатели достаточно большого объёма.
Рядный трёхцилиндровый двигатель
В этой конфигурации три цилиндра расположены в ряд, поршни вращают один общий коленчатый вал.
Трехцилиндровый двигатель не сбалансирован как в четырехтактном, так и в двухтактном варианте. Его относительная распространенность объясняется простотой в производстве. В четырехтактном варианте двигатель работает не плавно, поэтому требуется применение балансировочного вала. Используется на автомобилях с небольшим рабочим объёмом, таких как Opel Corsa или Pajero Mini, нередко в сочетании с турбиной для увеличения мощности. балансировочный (успокоительный) вал, который вращается со скоростью коленвала, но в обратную сторону и компенсирует момент 1-го порядка.
Рядный четырёхцилиндровый двигатель
Наиболее распространенная в наше время конфигурация двигателя с рядным расположением четырёх цилиндров. Плоскость расположения цилиндров может быть строго вертикальной или находиться под углом, как у некоторых двигателей Volkswagen.
Четырехтактные двигатели L4 не сбалансированы, но, так же как и трехцилиндровые, просты в производстве. Современные рядные четырехцилиндровые двигатели редко имеют рабочий объем более 2,3 – 2,4 литра. Ограничение связано с возрастанием уровня вибраций, поэтому на современных двигателях большого объема часто используются успокоительные валы. Применяется на огромном количестве автомобилей разных марок и моделей.
Рядный двигатель
В этой конфигурации двигателя внутреннего сгорания в ряд расположены пять цилиндров, поршни вращают один общий коленчатый вал. Двигатель этой конструкции не сбалансирован, но при определенном порядке срабатывания цилиндров (1-2-4-5-3) проблема вибрации не возникает.
Рядные пятицилиндровые двигатели нередко встречаются в некоторых моделя Audi и Volkswagen, Mercedes, Honda, Fiat, Daihatsu, Mitsubishi и некоторых других. Впервые в истории легковых автомобилей пятицилиндровый двигатель появился на Audi 100 начала 1980-х.
Рядный шестицилиндровый двигатель
В рядном шестицилиндровом двигателе поршни также вращают общий коленвал. С точки зрения теории, четырёхтактный шестицилиндровый двигатель полностью сбалансирован, так как силы инерции разных цилиндров компенсируют друг друга. К тому же, в отличие от рядного четырехцилиндрового двигателя, силы инерции 2-го порядка также взаимно компенсируются. В итоге шестицилиндровые рядные двигатели просты конструктивно и обеспечивают высокую плавность хода. Опять же, согласно теории, взаимная компенсация всех сил роднит его со схемой V12, которая представляет собой два расположенных под углом друг к другу шестицилиндровых двигателя с единым коленвалом.
V-образный шестицилиндровый двигатель
В этом двигателе применена схема с двумя рядами цилиндров, по три в ряд, и общим коленвалом. Цилиндры расположены под углом друг к другу, чем и обусловлено появление в названии буквы V.
По популярности конфигурация уступает только рядному четырёхцилиндровому двигателю.
Впервые появился на итальянской модели Lancia Aurelia в 1950 году, однако за счет компактности быстро завоевал популярность, особенно в период массового перехода на поперечное расположение двигателя.
V6 не сбалансирован, но успокоительные валы не применяются — проблема вибрации решается дисбалансом коленвала, создаваемым противовесами.
Рядный восьмицилиндровый двигатель
В этой конфигурации в один ряд расположены восемь цилиндров. Поршни, как и в других рядных двигателях, вращают один коленчатый вал.
При определённой настройке восьмицилиндровый двигатель полностью сбалансирован. По сравнению с рядным шестицилиндровым, он совершает больше рабочих циклов за фиксированный отрезок времени, поэтому под нагрузкой показывают более плавный ход.
V-образный восьмицилиндровый двигатель
Восемь цилиндров в этой конфигурации расположены двумя рядами по четыре в ряд. Поршни вращают общий коленчатый вал. V8 – удобная конфигурация для создания компактного двигателя большого объема. Максимальный рабочий объём современного (мелко) серийного двигателя V8 13 литров (суперкар Weineck Cobra 780 cui). С 2006 года в применение V8 объемом 2,4 литра закреплено в техническом регламенте Формулы 1.
Рядный двигатель
Двигатель с рядным расположением десяти цилиндров. Поршни вращают общий коленчатый вал. Десятицилиндровый агрегат полностью сбалансирован, и совершает еще больше рабочих циклов в единицу времени, чем l8, что обеспечивает еще более выраженную плавность хода.
V-образный двигатель
В этой конфигурации два ряда по шесть цилиндров расположены под углом друг к другу. Поршни вращают общий коленчатый вал.
X-образный двенадцатицилиндровый двигатель
В этой конфигурации двенадцать цилиндров расположены в три ряда по четыре цилиндра в ряду. Поршни вращают общий коленчатый вал.
W-образный двенадцатицилиндровый двигатель
В W-образном двигателе три ряда цилиндров расположены рядами по четыре, под углом друг к другу. Поршни также вращают один общий коленчатый вал.
Шестнадцатицилиндровые двигатели
В настоящее время в серийных автомобилях эти двигатели не применяются. В 1930 под брендом Cadillac была выпущена модель V16 с шестнадцатицилиндровым двигателем объёмом 7,3 литра мощностью 185 л.с. V16 оказался единственным серийным легковым автомобилем с двигателем V16.
Значительно позже, в 1987 году, двигатель V16 на автомобиль седьмой серии Е32 в качестве эксперимента установила компания BMW. Рабочий объем двигателя составлял 6,76, а мощность 408 л.с. Чтобы разместить двигатель под капотом, пришлось перенести радиаторы системы охлаждения в багажник.
Под капотом суперкара Bugatti Veyron Vitesse установлен двигатель W16 мощностью в 1200 л. с. при 6400 об/мин. Крутящий момент силовой установки из 4-х блоков по 4 цилиндра в каждом равен 1500 Н·м в пределе 3000—5000 об/мин.
help4auto.com
Cтраница 1
Расположение цилиндров двигателя в силовой части газомоторного компрессора V-образное или однорядно-вертикальное. Рабочий процесс осуществляется по двух - или четырехтактному принципу действия. [1]
По расположению цилиндров двигателя газомоторкомпрессоры подразделяются на угловые, с вертикальными или V-образными двигателями. [2]
Мотокомпрессоры с V-образным расположением цилиндров двигателя в зависимости от производительности и давления выполняются с числом кривошипов от одного до пяти. Так выполнен мотокомпрессор, показанный на фиг. Его продувочный насос устроен в крейцкопфной полости компрессора, для чего крейцкопф дополнен поршнем. [3]
Газовые двигатели-компрессоры с V-образным расположением цилиндров двигателя, в зависимости от производительности и давления, бывают с числом кривошипов от одного до четырех. [4]
У мотокомпрессоров с V-образным расположением цилиндров двигателя против каждого колена находятся три цилиндра, из которых один двойного действия принадлежит компрессору и два - двигателю. Так выполнен мотокомпрессор, показанный на рис. IV.26. Его продувочный насос устроен в крейцкопфной полости компрессора, для чего корпус крейцкопфа дополнен поршнем. [5]
Число шатунных шеек определяется числом и расположением цилиндров двигателя или рабочих органов технологической машины. Число коренных шеек обычно больше числа шатунных на одну. Однако повышением жесткости вала можно уменьшить число коренных шеек, исключив коренные шейки между частью шатунных. [6]
Число колен вала у мотокомпрессоров с V-образным расположением цилиндров двигателя в зависимости от производительности и давления встречается от одного до пяти. Каждое колено связано с тремя поршнями, из которых один двойного действия принадлежит компрессору и два двигателю. [7]
Выбор конфигурации коленчатого вала определяется числом и расположением цилиндров двигателя, а также динамическими показателями: уравновешенностью и равномерностью чередования вспышек. [8]
Форма коленчатого вала зависит от числа и способа расположения цилиндров двигателя. [9]
Величина приведенного момента инерции маховика зависит от числа id расположения цилиндров двигателя, массы движущихся частей и числа тактов. [10]
Форма коленчатого вала ( табл. 4) зависит от числа и расположения цилиндров двигателя, принятой равномерности чередования вспышек и желаемой уравновешенности двигателя, от числа коренных шеек вала. [11]
Такие компрессоры выполняют угловыми с горизонтальным расположением компрессорных цилиндров двойного действия и вертикальным или У-образным расположением цилиндров двигателя. Изменение производительности мотокомпрессора, как и компрессора с приводом от отдельного двигателя, производят изменением частоты вращения вала. [12]
Коленчатые валы имеют коренные шейки, вращающиеся в подшипниках машины, шатунные шейки, связанные с шатунами, и щеки, связывающие. Число шатунных шеек определяется числом и расположением цилиндров двигателя или рабочих органов технологической машины. Число коренных шеек обычно больше числа шатунных на одну. Однако повышением жесткости вала можно уменьшить число коренных шеек, исключив коренные шейки между частью шатунных. [13]
Изменение суммарного крутящего момента двигателя no - углу поворота коленчатого вала может быть представлено1 в виде кривой. Форма этой кривой определяется числом и расположением цилиндров двигателя. [14]
Однако при небольших расходах газа на тупиковых газопроводах целесообразно применение поршневых компрессоров в силу их более высокой экономичности. В последнем случае широкое распространение получили мотокомпрессоры, у которых в одном агрегате объединены компрессор и двух - или четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания. Мотокомпрессор имеет У-образное расположение цилиндров двигателя. На каждом колене вала расположены два шатуна двигателя и один шатун компрессора. Цилиндр компрессора с поршнем двойного действия выполнен горизонтально. К преимуществам такой компоновки следует отнести высокий КПД газового двигателя, компактность, низкие затраты на фундамент. [15]
Страницы: 1
www.ngpedia.ru
