Сколько цилиндров в двигателе
Перейти к содержимому

Сколько цилиндров в двигателе

  • автор:

Сколько цилиндров нужно мотору

В двигателях современных автомобилей число цилиндров колеблется от двух до двенадцати. Расположение цилиндров — самое разнообразное. Чем же руководствуются конструкторы моторов, отдавая предпочтение той или иной компоновке и количеству цилиндров? Попробуем разобраться.

Автомобиль «Fiat Seicento», длиной 3,3 м, дебют которого состоится в марте 1998 г., имеет поперечно установленный двухцилиндровый силовой агрегат рабочим объемом 0,7 л.

Трехцилиндровый бензиновый двигатель фирмы «Opel» рабочим объемом 973 см, мощностью 50 л.с. при 5000 об/мин с двумя распредвалами в головке и четырьмя клапанами на цилиндр. Масса — 82,5 кг.

Первые автомобили, построенные Даймлером, Бенцем и их многочисленными коллегами. пионерами автомобилестроения, оснащались одноцилиндровыми быстроходными бензиновыми двигателями. Но уже через десять лет, на гонках 1895г., победили машины «Pahnard-Levassor» и «Peugeot», под капотом у которых было по два цилиндра. Первый четырехцилиндровый двигатель появился в 1891 г. благодаря усилиям французского конструктора Форре. В конце века такой мотор ставили на машины «Pahnard-Levassor». Первым шестицилиндровым двигателем оснастили английский спортивный автомобиль «Napier», демонстрировавшийся на автомобильной выставке в «Кристаль Паласе»

в 1903 г. То есть уже к 1905 г. в производстве находились шести-, четырех-, двух- и одноцилиндровые моторы, причем последние были очень популярны на легких конструкциях.

В 1906 г. фирма «Rolls Royce» проводит тщательное исследование всех вариантов двигателей и убеждается в преимуществе рядных «шестерок». Они надолго становятся базовыми для комфортабельных автомобилей этой марки. Впрочем, после 1910 г. шестицилиндровые двигатели получили широкое признание и в США, где было налажено их крупномасштабное производство. Однако «гонка за числом цилиндров», подогреваемая рекламной шумихой, продолжалась. К 1910 г. собственные конструкции восьмицилиндровых моторов разработали компании Darraq (Франция). Laurin&Klement (Австро-Венгрия), Packard и Cadillac, причем параллельно использовались как линейная, так и V-образная схемы расположения цилиндров. В Европе, еще до первой мировой войны, 12-цилиндровые двигатели начала применять французская компания «DelanayBelleville». После 1930 г. в США эту эстафету переняли «Cadillac» и «Packard».

И все же, кое-кому цилиндров «не хватало». Конструкторы компании «Cadillac» и «Marmon» предложили 16-цилиндровые Vобразные моторы, продержавшиеся в производстве менее 10 лет, до начала второй мировой войны. После войны ситуация резко изменилась. 12- и 16-цилиндровые двигатели были надолго забыты. Бурно шел процесс совершенствования рядных европейских и V-образных восьмицилиндровых американских моторов

Установка рядного четырехцилиндрового двигателя в моторном отсеке автомобиля «Alfa Romeo 145».

Почему же большее число цилиндров (в разумных пределах) не только престижнее для владельца машины, но и «полезнее» для самого автомобиля?

Прежде всего, увеличивая число цилиндров. можно повысить мощность двигателя и добиться большей равномерности крутящего момента. В двигателе с большим числом цилиндров при заданном рабочем объеме уменьшается масса деталей кривошипо-шатунного механизма каждого цилиндра, а значит уменьшаются и силы инерции, от которых зависит напряженность работы деталей и величина трения. Уменьшение диаметра цилиндра увеличивает отношение поверхности охлаждения к объему и сокращает пути распространения пламени. Благодаря этому снижается температура смеси в конце цикла сжатия, что позволяет повысить степень сжатия, и, соответственно, мощность.

С другой стороны, малое число цилиндров упрощает и удешевляет конструкцию двигателя, но при этом уменьшается мощность, снимаемая с одного цилиндра.

Продольная установка перед верхней осью пятицилиндрового двигателя на автомобиле «Audi RS2».

Пятицилиндровый силовой агрегат фирмы «Audi» рабочим объемом 2,2 л.


Расположение в автомобиле BMW двигателя с шестицилиндровой компоновкой .

Одной из главных задач при выборе числа цилиндров является борьба за уравновешенность силового агрегата, которая зависит от формы коленчатого вала. Например, в четырехцилиндровом моторе при равномерном чередовании рабочих ходов, в моменты одновременного прохода поршнями мертвых точек и в конце каждого рабочего хода, когда открыт выпускной клапан, полезная работа газов в цилиндрах отсутствует, что является источником неравномерного хода двигателя.

В четырехцилиндровом двигателе уравновешиваются только силы инерции первого порядка и их моменты, а силы инерции второго порядка нельзя уравновесить без применения дополнительных валов, вращающихся с удвоенной скоростью.

Неполная уравновешенность и недостаточная равномерность крутящего момента четырехцилиндрового двигателя заставили конструкторов обратиться к шестицилиндровой схеме, полнее удовлетворяющей требования по комфортабельности автомобилей. Дело в том, что в шестицилиндровом моторе уравновешиваются силы инерции, как первого, так и второго порядков, а кроме того, получается достаточно высокая равномерность работы, поскольку рабочие ходы, с учетом фазы выпуска, перекрывают друг друга. Восьмицилиндровый V-образный двигатель с крестообразным коленчатым валом дает возможность при наличии противовесов уравновесить силы инерции первого и второго порядка и их моменты при угле развала между блоками — 90°. Шестицилиндровые V-образные моторы, унифицированные с восьмицилиндровыми (для обработки блоков на одной производственной линии) также делают с утлом развала 90°. Недостаточная уравновешенность компенсируется особо эластичной подвеской мотора.

Поперечное расположение двигателя V6 в автомобиле «Opel Vectra».

Пятицилиндровый блок — результат «удаления» из шестицилиндрового блока VR6 одного крайнего переднего цилиндра.

V-образный шестицилиндровый мотор с углом развала 60° фирмы «Opel». Рабочий объем 2,5 л, мощность — 170 л.с.

При угле развала 60° получается прилично уравновешенный V-образный шестицилиндровый двигатель без каких-либо добавочных балансировочных приспособлений. А применив такие устройства, ситуацию резко улучшают, что мы и видим на ряде новых моделей.

Стремление к созданию компактного силового агрегата для поперечного размещения в моторном отсеке переднеприводных автомобилей компании «Volkswagen» послужило поводом для разработки, пожалуй, самого оригинального по компоновке V-образного шестицилиндрового двигателя с углом развала между блоками в 15°. Получилось нечто среднее между обычным рядным и обычным V-образным двигателями. Очень узкие V-образные двигатели такого типа долгое время делала итальянская фирма «Lancia», и ее опыт был взят на вооружение концерном «Volkswagen». Еще любопытнее, что создан и выпускается пятицилиндровый мотор, максимально унифицированный с описанным шестицилиндровым. Для достижения хорошей уравновешенности при подвеске таких силовых агрегатов применяются гидроопоры.

V-образный шестицилиндровый двигатель модели VR6 концерна «Volkswagen», с углом между осями цилиндров 15°.

Двигатель V8 фирмы BMW рабочим объемом 4,0 л, мощностью 286 л.с. при 5800 об/мин.

Среди новинок последних лет — пятицилиндровые рядные двигатели — фирмампроизводителям требовалось увеличить рабочий объем без радикального изменения технологической цепочки. Рядные шестицилиндровые двигатели, например, просто не могли быть установлены в переднеприводные автомобили ‘Audi», поэтому и было выбрано оптимальное число цилиндров — 5.

Горизонтальное, оппозитное расположение цилиндров применяется в настоящее время редко (его приверженцем, видимо, будет долго оставаться фирма «Subaru», в то время как ‘Alfa Romeo» объявила об отказе от такой компоновки). Отавный недостаток этой схемы — трудность замены свечей зажигания и сложность регулировки клапанов, расположенных на торцах головок цилиндров.

Важные преимущества многоцилиндровых двигателей — сниженный уровень шума выпуска, большая надежность и легкость пуска двигателя. Попутно выяснилось, что многоцилиндровые двигатели, имеющие существенно меньшие величины хода поршня, а следовательно, и скорости его движения, медленнее изнашиваются.

Стимулом к увеличению числа цилиндров является также удельная масса двигателя, представляющая собой отношение массы двигателя к его мощности. С увеличением числа цилиндров автомобиль становится легче, улучшается его динамика и комфортабельность, уменьшается вибронагруженность.

Расположение цилиндров у оппозитной «шестерки» автомобиля «Porsche 911»


Расположение цилиндров в восьмицилиндровом двигателе «Ferrari».

Стремление снизить трение в двигателе и механические потери (что особенно важно при создании экономичных легковых автомобилей малого класса) вызвало в последнее время целую волну новых двух- и трехцилиндровых моторов, оснащенных дополнительными валами для уравновешивания и обеспечения равномерности вращения. С другой стороны, на автомобилях престижных марок вновь появились мощные 12-цилиндровые двигатели. Иными словами, все зависит от экономической и маркетинговой целесообразности, именно она в конечном счете оказывает решающее воздействие на выбор мотора с тем или иным числом цилиндров.

Двигатель V12 фирмы BMW рабочим объемом 5,0, мощностью 300 л.с.

Сколько цилиндров в двигателе

Сколько цилиндров для двигателя лучше?

Моторы первых, серийных автомобилей были одноцилиндровыми. Такое решение использовалось только потому, что ДВС с одним цилиндром сделать было проще и быстрее, чем машину с двумя котлами. Это были простенькие машинки, которые напоминали самоходные повозки. На них не было даже привычного уже всем давно, руля. Двигатель на подобных автомобилях устанавливался просто под сиденьем водителя. При этом ДВС был очень близок к задней оси, на которую и передавал вращающий момент цепью.

Но бензиновые, силовые агрегаты очень быстро эволюционировали. Буквально спустя пару лет появились двухцилиндровые машины. Стоили они дороже, но они пользовались хорошим спросом, так как такие, самоходные повозки были не только мощнее, но их не трясло так сильно, как одноцилиндровые машины. И многие автомобилисты оценили именно лучшую сбалансированность агрегат с большим числом цилиндров.

Уже в первом десятилетии двадцатого века появились четырехцилиндровые агрегаты с рядным расположением цилиндров. Такие машины хоть и стоили в четыре, а иногда и в шесть раз больше, чем просили за одноцилиндровые, начальные модели, от этих же производителей, но качественно были совершенно на новом уровне.

Какие двигатели самые сбалансированные?

С годами количество цилиндров в двигателях росло, но как показала практика, само по себе увеличение числа котлов, не всегда способствовало лучше сбалансированности.

Выяснилось, что самыми сбалансированными моторами являются рядные, шестицилиндровые агрегаты и V-образные движки с двенадцатью цилиндрами. Если взять к рассмотрению рядную шестерку, и обратить внимание на схему работы цилиндров данного агрегата, то можно заметить, что пока два поршня находятся вверху, а два внизу, еще два поршня находятся в среднем. При этом в нижнем, среднем и высшем положении постоянно находятся по два поршня. Такой мотор, даже без дополнительных, балансирных валов, очень хорошо сбалансирован и имеет минимум вибраций.

На рядной шестерке несмотря на то, что здесь меньше цилиндров, чем на V8, или V10, вибраций меньше, а соответственно и нагрузок на детали двигателя меньше. Именно по этой причине очень существенное число миллионников являются именно рядными шестерками. Данная компоновка часто используется на коммерческой технике, которая работает под огромными нагрузками и рассчитана на большой срок эксплуатации.

V12 также имеет очень большой ресурс, так как по своей сути это две, совмещенные шестерки. V6 без балансирных валов не может похвастаться такой же хорошей сбалансированностью как рядная шестерка. Дело в том, что это два, совмещенных в один блок с картером, трехцилиндровых движка. А моторы с нечетным числом цилиндров удается уравновесить лишь с помощью балансирных валов.

Больше цилиндров — больше ресурса?

Раньше, еще до середины двухтысячных, почти всегда работало правило, что большой мотор с большим количеством котлов существенно более надежен, чем маленький, силовой агрегат. Дело в том, что на каждый из поршней шестицилиндрового агрегата объемом в 2 литра, действует меньшее усилие, чем на поршень четырехцилиндрового движка такого же объема. Причем меньшая нагрузка передается не только на сам поршень, но и на вкладыши и другие детали ДВС. Но, если агрегат оснащен большим количеством цилиндров, для уравновешивания работы которых используются балансирные валы, то механизм привода данных валов также требует обслуживания. И на деле получается ситуация, когда механизмы обеспечения равномерной работы V – образного мотора, нивелируют преимущества, которое дает большое количество цилиндров.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

Базовые характеристики, о которых нужно знать

Сайт почитателей известной, популярной, немецкой модели opel corsa в России. Вы можете найти точную, новую, последнюю, интересную информацию об автомобиле опель корса.

Что у нас под капотом

Выбор автомобиля для некоторых людей становится серьезной проблемой, особенно для людей технически не подкованных в этих вопросах.

Автомобиль ничего не стоит, если не едет сам, поэтому одна из самых важных деталей автомобиля — это двигатель.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — сложное механическое устройство, преобразующее тепловую энергию при сгорании топлива в механическую.
При выборе автомобиля многие из всех характеристик двигателя выделяют только одну — количество лошадиных сил, а ведь есть и еще множество различных — не менее важных, таких как крутящий момент, система подачи топлива, расположение цилиндров и т.п.

Обо всех характеристиках попробую написать ниже.

В современных автомобилях их количество может быть от 2 до 16. Цилиндр в автомобиле — это как педаль велосипеда, толкаем педаль — едем, толкаем вторую — едем быстрее, так вот, в сравнении с велосипедом — цилиндры — «педали» в двигателе и приводят авто в движение, и чем их больше — тем больше сила двигателя.

Вариантов расположения цилиндров в подавляющем большинстве современных авто — пять.

23,64 Kb

Рядное расположение цилиндров (L) .
То есть все цилиндры расположены по одной линии в ряд, друг за другом.
В рядных двигателях обычно от 2 до 6 цилиндров. Но иногда встречаются и до 14.

Преимущества такого двигателя — простота, технологичность, равномерный износ, удобство обслуживания и ремонта.
Недостатки — повышенные габариты двигателя по высоте и длине.

27,94 Kb

Оппозитный двигатель (B).
В нем цилиндры расположены под углом 180 0 относительно друг друга.
Применялись в VW Beetle, в настоящее время используются компаниями Porsche и Subaru.
Имеют от 2 до 16 цилиндров

Преимущества — снижение центра тяжести, пониженные вибрации, малые размеры по длине и высоте, не требуют противовесов на коленвале.

Недостатки — Большая ширина.

29,42 Kb

V-образное расположение (V).
Цилиндры размещаются друг напротив друга под углом от 1° до 180° (наиболее часто 45°, 60° и 90°) в форме латинской буквы « V »
Имеют от 2 до 12 цилиндров (самые распространенные- 5, 6, 8)

Преимущества — меньше линейные размеры по сравнению с рядными.

Недостатки — Низкая балансировка коленвала, поэтому необходимо применять противовесы. Соответственно высокие вибрации. Две раздельные головки блока цилиндров.

27,18 Kb

W-образное расположение (W).
Цилиндры расположены в 4-х плоскостях, это как бы сдвоенный V-образный с общим коленвалом.
Имеют 8, 12, 16 или 18 цилиндров.
В основном применяются в дорогих автомобилях, устанавливаются на VW Phaeton, Bugatti Veyron, Audi A8, Bentley Continental и немногие другие.

Преимущества — меньшие габариты при большом количестве цилиндров.

Недостатки — технологически сложные, очень дорогие в производстве.

28,88 Kb

Роторно-поршневой двигатель (Двигатель Венкеля).
Совершенно другая конструкция двигателя, не похожая на все остальные, здесь одна камера в которой вращается треугольный ротор-поршень.
Применяется в настоящее время в спортивных моделях автомобилей Mazda.

Преимущества — низкий уровень вибраций, высочайшие динамические характеристики, высокая мощность, по габаритам меньше в 1,5-2 раза по сравнению с остальными и на 40% проще.

Недостатки — очень высокий износ, очень низкий ресурс, необходимость применения высокотехнологичных материалов, сильный перегрев, повышенный расход масла, сложность в изготовлении.

Объем камер сгорания.

Объем камер сгорания в сумме указывает на рабочий объем двигателя. Этот параметр влияет совершенно на все характеристики авто, чем больше объем — тем выше мощность, но при этом выше расход топлива. Самые большие объемы двигателей у V и W образных двигателей. У роторно-поршневых двигателей, объемы низкие — 1.3 литра, но за счет конструктивных особенностей по мощности они сравнимы с V-образными двигателями объемом свыше 2 литров.

Материал изготовления двигателя.

Этот параметр влияет только на вес, стоимость и ресурс двигателя. В производстве применяются три вида материалов:
Чугун или ферросплавы — очень прочный материал, но двигатель при этом обладает большей массой.
Аллюминий или сплавы аллюминия — менее прочен чем чугун, но зато намного легче.
Магниевые сплавы — имеют все преимущества, и высокую прочность, и низкий вес, но зато по стоимости гораздо дороже.

Другие характеристики двигателя.

Мощность — измеряется в киловаттах либо лошадиных силах. Влияет на максимальную скорость, время разгона. Зависит от всех параметров в ДВС.
Крутящий момент — максимальное тяговое усилие двигателя. Измеряется в Ньютон-метрах. Влияет на время разгона при малых оборотах двигателя. Самые лучшие параметры крутящего момента у дизельных двигателей.
Тип системы подачи топлива — данная система, как и сами двигатели, постоянно совершенствуется. Самые первые системы подачи топлива — карбюратор (механическая система). Затем, для улучшения характеристик двигателя и снижения уровня топлива разработчики перешли на электронные системы. Их главные недостатки были в том, что в цилиндры топливо просто вливалось, это увеличивало расход топлива и уменьшало КПД. В настоящее время применяются инжекторные системы, в которых в каждый цилиндр топливо впрыскивается через форсунки, а его количество регулирует умная электроника. В таких системах выше мощность двигателя и КПД, меньше расход топлива.
Дизельная система подачи топлива — отличается от бензиновой тем, что в дизельных ДВС топливо не поджигается искрой как в бензиновых, а сжимается и воспламеняется за счет нагрева свечи и высокого давления. В дизельных двигателях топливо подается форсунками под очень большим давлением, которое нагнетается специальным насосом ТНВД.
Максимальное количество оборотов коленвала — указывает, на максимальное количество оборотов коленвала, при котором он не потеряет своей конструктивной прочности, проще говоря — при превышении которого двигатель неизбежно выйдет из строя.
Расход топлива — указывается в количестве литров топлива на 100 км пути. Существует три показателя — в городском режиме, на трассе и в смешанном режиме.
Количество клапанов на цилиндр — клапаны подают необходимый для горения топлива воздух и выпускают отработанные газы из рабочей камеры цилиндра. Клапанов на цилиндр может быть 2, 4 или 5. Чем больше клапанов — тем выше мощность и стабильность работы двигателя. Клапаны — это одна из важных систем двигателя, называемая системой газораспределения. Клапаны приводятся в движение распределительным валом, который в свою очередь приводится в движение от коленчатого вала.
Механизм газораспределения — состоит из клапанов и распредвала, обычно один распредвал на восемь клапанов, также важна система привода газораспределения — ремень или цепь. Ремень — проще, дешевле, но требует регулярной замены, цепь — долговечнее, но дороже и издает много шума.

Ну и на последок — анимационный видеоролик, демонстрирующий устройство двигателя и его работу.

Количество и расположение цилиндров

В современных автомобилях количество цилиндров может быть от 2 до 16. Цилиндр в автомобиле — это как педаль велосипеда, толкаем педаль — едем, толкаем вторую — едем быстрее. В сравнении с велосипедом цилиндры — это «педали» в двигателе, приводящие автомобиль в движение, и чем их больше — тем больше сила двигателя.

Рядное расположение цилиндров (L). То есть все цилиндры расположены по одной линии в ряд, друг за другом.

В рядных двигателях обычно от 2 до 6 цилиндров. Но иногда встречаются и до 14. Преимущества такого двигателя — простота, технологичность, равномерный износ, удобство обслуживания и ремонта. Недостатки — повышенные габариты двигателя по высоте и длине.

L2nbsp1-2

L3nbsp1-2-3

L4nbsp1-3-4-2

L4nbsp1-3-4-2

L4nbsp1-2-4-3

L8 1-4-7-3-8-5-2-6

L6nbsp1-5-3-6-2-4

L6nbsp1-4-2-6-3-5

L6 1-3-5-6-4-2

Оппозитный двигатель (B).

В нем цилиндры расположены под углом 1800 относительно друг друга. Применялись в VW Beetle, в настоящее время используются компаниями Porsche и Subaru. Имеют от 2 до 16 цилиндров. Преимущества — снижение центра тяжести, пониженные вибрации, малые размеры по длине и высоте, не требуют противовесов на коленвале. Недостатки — большая ширина.

V-образное расположение (V).

Цилиндры размещаются друг напротив друга под углом от 1° до 180° (наиболее часто 45°, 60° и 90°) в форме латинской буквы «V». Имеют от 2 до 12 цилиндров (самые распространенные 5, 6, 8). Преимущества — меньше линейные размеры по сравнению с рядными. Недостатки — Низкая балансировка коленвала, поэтому необходимо применять противовесы. Соответственно высокие вибрации. Две раздельные головки блока цилиндров.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *