Какие бывают двигатели ДВС?

Рядный шестицилиндровый двигатель является редким примером уравновешенного двигателя для авто, хотя это уже вымирающий вид подобных устройств. Мы спросили автоинструкторов, какой еще конструкции бывают ДВС, и на что эта конструкция влияет.

Какие бывают двигатели ДВС?Когда конструкторская мысль бушевала…

В прошлом веке двигатель с 10 литрами мог быть одноцилиндровым или рядной «восьмеркой». В то время никто не удивлялся рядной «шестерке» с 23 литрами. Но, по воспоминаниям опытных инструкторов по вождению, рост мощностей и жесткая борьба за уменьшение себестоимости сделали свое дело. Простейший мотор с одним цилиндром для автомобилестроителей остался в прошлом. Сегодня средний объем цилиндра мотора обычного ТС составляет 300-600 см3.

Небольшие цилиндры сегодня устанавливаются на японские микролитражки.

Объем, к примеру, «четверки» у Subaru R1 составляет 658 см³. Что касается европейского производителя, то стоит отметить 3-хцилиндровый Smart с 799 литрами. У корейского трехцилиндрового Matiz — 796 «кубиков», а если рассматривать четырехцилиндровый, то там чуть больше — 995. Kia Picanto и Hyundai i10 оснащаются объемом 1086 см³.

Дешевле и проще

Любой нормальный конструктор хочет создать двигатель с упрощенным дизайном, легким в обслуживании и дешевым для производства. Самый простой мотор — это рядный (возьмем индексы R2, R3 и т.д.). Если расположить в ряд необходимое количество цилиндров, то мы получим рабочий объем.

Сегодня мода на двухцилиндровые двигатели набирает обороты, и все это благодаря турбонадуву, рядная «четверка» стоит в самом массовом диапазоне объема — 1-2,4 литра.

Пятицилиндровые моторы стали использоваться совсем недавно, примерно в 70-е годы прошлого столетия. Mercedes-Benz стал первым автомобилем «пятеркой». Чуть позже появился пятицилиндровый бензиновый двигатель с 2 литрами (Audi). Далее такие двигатели стали использоваться FIAT и Volvo.

Вымирающий вид

Рядные «шестерки» постепенно отходят на второй план, а «восьмерка» вообще стала не просто вымирающим, а уже вымершим видом. Все дело в том, что из-за количества цилиндров мотор получается длиннее, а это в свою очередь затрудняет компоновку.

Надо сказать, что два двигателя R3 вместе дают отличный результат — рядную «шестерку» высокого качества.

Чтобы укоротить рядный двигатель, его можно, так скажем, «распилить» на две части, установить их рядом и заставить работать одновременно на один коленвал. Получается V-образный двигатель. А если у такого мотора цилиндры расположить друг против друга, то получится оппозитный двигатель или, как его называют, «боксер» (обозначение с буквой В). Последние используются очень редко из-за своих размеров.

Возникает вопрос: почему не сделать такие двигатели еще более компактными, например, установив угол развала блока на 60°? Об этом, конечно, задумывались, но здесь мешает вибрация.

Чем помешали вибрации и инерция?

По словам специалистов, поршневой мотор внутреннего сгорания не может функционировать без вибраций, которые даже разрушают детали двигателя, да и комфорта при езде не предносят.

Вибрации образуются по нескольким причинам. Первая заключается в том, что вспышки в цилиндрах идут неравномерно. Вторая — это неравномерный разгон поршней при движении. Третья причина: шатун движется не просто вверх-вниз, его движение довольно сложное.

Что касается инерции, то ее сила от двух масс, которые вращаются на одном валу, формируют свободный момент. Поэтому появляются составляющие среди сил инерции с удвоенной, утроенной и т.д. частотой вращения коленвала. Это силы инерции высших порядков, и они настолько малы, что ими вполне можно пренебречь. А вот силы второго порядка следует принимать во внимание. К тому же пары сил, имеющиеся на определенном расстоянии, также формируют моменты, особенно когда силы инерции в соседних цилиндрах направлены в совершенно разные стороны. Чтобы уравновесить моменты и силы, конструкторы выбирают схему двигателя, где кривошипы и цилиндры коленчатого вала установлены так, что моменты и силы просто уравновесят друг друга, то есть будут направлены в разные стороны и будут равны.

Уравновешенные и не совсем

На сегодняшний момент из двухцилиндровых моторов применяется лишь один. Это рядный двигатель с коленчатым валом, где кривошипы идут в одно направление. По степени уравновешенности такой двигатель очень похож на одноцилиндровый, ведь оба поршня вверх и вниз движутся одновременно, то есть в так называемой фазе. Для уравновешивания использовались два вала с противовесами.

Чтобы уравновесить силы второго порядка, добавляются еще пара балансирных валов, однако это совсем неуместно для двухцилиндрового двигателя, предназначенного для дешевых и небольших автомобилей.

Трехцилиндровый двигатель уравновешен намного хуже, чем, например, рядная «четверка». Именно поэтому производители трехцилиндровых двигателей (Daihatsu и Subaru) оснащают моторы балансирными валами. Чтобы уравновесить рядную «четверку», точнее свободную силу инерции 2-го порядка, применяется балансирный вал, который вращается в два раза быстрее. Чтобы компенсировать момент от балансирного вала ставится еще один вал, который вращается в противоположную сторону. Это, конечно, дороговато. Но такие двигатели встречаются на Mitsubishi, Fiat, Ford, Saab и Volkswagen.

Ярким примером рядной «четверки» с установленными балансирными валами является двухлитровый мотор Audi.

Заметим, что оппозитная «четверка» уравновешена намного лучше, чем рядная. Но и «оппозитник» легендарного «Жука», и известные «боксеры» Subaru до сих пор обходятся без балансирных валов.

Видеоматериал о двигателе нового поколения — двигателе внешнего сгорания:

Легкой дороги и счастливого пути!

В статье использовано изображение с сайта widecars.ru

11 июня, Плехов Константин
Теги: Автомобили, Все обо всем, Двигатель

Похожие статьи

Охлаждающие жидкости: сами замерзают и двигатель не остужают
Газификация вашего автомобиля
Моторные масла и их ресурс
Топливные смеси для вашего авто
Как прогревать автомобиль зимой?