Четырехцилиндровый двигатель из чего состоит

Четыре цилиндра — почему такие двигатели распространены

Наверное, каждый автолюбитель, который более-менее разбирается в моделях машин, замечал, что большинство машин имеют четырехцилиндровые моторы. Давайте разберемся, почем это именно так.

Принцип работы

Четыре цилиндра за счет специальной балансировки можно сделать сбалансированными без дополнительных усилий. Если вы помните, обычно порядок работы цилиндров.

Это позволяет уменьшить вибрации, максимально эффективно использовать энергию. Стандартом считается, что два поршня будут внизу, а еще два вверху, обеспечивая равномерное, без рывков движение. Достигается это нахождением каждой пары цилиндров в противофазе.

А что если сделать 3, 5 или 6 «котлов»?

Ну, а если у нас например, 5 цилиндров. В этом случае получается, что угол между соседними поршнями будет 72°, и это никак не способствует балансировки, так как поршни не будут находиться в противофазе. Это усилит вибрации и толчки.

Есть модели двигателей с пятью цилиндрами, но они обычно имеют дополнительные валы для стабилизации, что усложняет конструкцию. Также дополнительный «горшок» водители зачастую просто отключают.

Аналогично работает и трехцилиндровый мотор.

Ну, а как же 6-цилиндровые? Обычно ими укомплектовываются мощные и дорогие автомобили. В целом они похожи на два составленных трехцилиндровых мотора. Соответственно имеют такие же проблемы. Поэтому, их оснащают различными валами и балансировщиками.

А вот распространение моторов с 6 цилиндрами связано с особенностями четырехцилиндровых агрегатов. Дело в том, что 4 цилиндра при объеме свыше 2,5 литров становятся хуже сбалансированными, а также оказываются менее эффективными, тут также нужны дополнительные детали для балансировки. Поэтому, просто не имеет смысла выеживаться, если можно просто добавить цилиндры, все равно по сложности моторы будут одинаковыми.

Какой мотор лучше

Однозначного ответа на этот вопрос быть не может, многое зависит от особенностей конкретной модели автомобиля. В целом четырехцилиндровые двигатели дешевле в сборке и проще в эксплуатации, поэтому они и заняли лидирующие позиции в автомире.

Источник

Четырехцилиндровый двигатель из чего состоит

V4 — V-образный четырёхцилиндровый двигатель начал появляться в 1920 г. В отличие от рядных «четвёрок», v-образные имеют меньшую длину, но бóльшую ширину.

Конфигурация V4 для четырёхтактного двигателя является несбалансированной. Данную конфигурацию можно получить, если взять рядный четырёхцилиндровый двигатель, повернуть нечётные цилиндры влево, а чётные вправо на тот же угол. Соответствующие кривошипы коленвала поворачиваются на такие же углы, таким образом сохраняются равномерные интервалы поджига смеси (порядок работы цилиндров при этом 1-3-4-2, либо 1-2-4-3). При этом появляется неуравновешенный момент от сил инерции 1-го порядка, вызванных возвратно-поступательным движением поршней и верхних частей шатунов, также неуравновешенной остаётся сила инерции 2-го порядка, вызванная несинусоидальным движением поршней. Как правило, чтобы скомпенсировать момент 1-го порядка, используют коленвал с дисбалансом, а также дополнительный балансировочный вал, вращающийся со скоростью коленвала в противоположную сторону. Это позволяет добиться плавности работы и уровня вибраций, сопоставимых с таковыми у рядного четырёхцилиндрового двигателя аналогичного рабочего объёма. Силу 2-го порядка оставляют неуравновешенной ввиду сложности уравновешивания (нужны 2 дополнительных балансировочных вала, которые должны вращаться с удвоенной скоростью коленвала в противоположные стороны друг относительно друга), к тому же данная сила инерции меньше, чем у рядного четырёхцилиндрового двигателя и уменьшается при увеличении угла развала.

В другом варианте двигатель имеет коленвал с двумя кривошипами, направленными в одну сторону и общими для каждой пары шатунов противоположных цилиндров. При этом вспышки в цилиндрах чередуются неравномерно, через 90 и 270° (при угле развала 90°) по углу поворота коленвала. В данном варианте двигатель имеет неуравновешенную силу инерции 1-го порядка, которую при угле развала 90° можно полностью устранить противовесами, расположенными на коленвале. Также присутствует сила инерции 2-го порядка, имеющая такую же величину, как и в первом варианте (с четырьмя кривошипами), при таком же угле развала.

Двигатель данной конфигурации сложнее рядного четырёхцилиндрового, так как требует двух головок цилиндров, хотя и компактнее. Ввиду этого, а также сложности балансировки (в варианте с четырьмя кривошипами), либо большей неравномерности крутящего момента (в варианте с двумя кривошипами) двигатели такой конфигурации применяются довольно редко. Данные двигатели устанавливаются на некоторые мотоциклы, а также, в варианте с четырьмя кривошипами, устанавливались на автомобили: ЗАЗ, ЛуАЗ, Lancia, Ford, Saab, Volkswagen и д.р.

Читайте также:  Вместо двигателя что есть

Источник

Порядок работы рядного 4 цилиндрового двигателя

Порядок работы 4 цилиндрового двигателя обозначается как Х―Х―Х―Х где Х ― номера цилиндров. Это обозначение показывает последовательность чередования тактов цикла в цилиндрах.

Порядок работы цилиндров зависит от углов между кривошипами коленчатого вала, от конструкции механизма газораспределения, и системы зажигания бензинового силового агрегата. У дизельного место системы зажигания в этой последовательности занимает ТНВД.

Для управления автомобилем это знать, конечно, необязательно.

Порядок работы цилиндров необходимо знать, регулируя зазоры клапанов, меняя ремень ГРМ либо выставляя зажигание. Да и при замене проводов высокого напряжения понятие порядка рабочих тактов не будет лишним.

Рабочий цикл

В зависимости от числа тактов, составляющих рабочей цикл, ДВС делятся на двухтактные и четырехтактные. Двухтактные двигатели не ставят на современные автомобили, они используются лишь на мотоциклах и в качестве пускателей тракторных силовых агрегатов. Цикл четырехтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания включает в себя следующие такты:

  1. Впуск ― выпускной клапан закрыт, впускной открыт, поршень движется вниз, производится всасывание воздушно-топливной смеси.
  2. Сжатие ― все клапаны закрыты поршень движется вверх, сжимая воздушно-топливную смесь.
  3. Рабочий ход ― клапаны остаются закрыты, по окончании предыдущего такта искра поджигает сжатую смесь. Поршень под действием давления газов, сгоревшей смеси, идет вниз вращая коленвал.
  4. Выпуск ― по окончании предыдущего такта открывается выпускной клапан. Поршень, толкаемый коленвалом, движется вверх и вытесняет продукты горения в выхлопной коллектор.

Цикл дизеля отличается тем что при впуске всасывается только воздух. Топливо же впрыскивается под давлением после сжатия воздуха, а воспламенение происходит от контакта дизеля с разогретым от сжатия воздухом.

Нумерация

Нумерация цилиндров рядного двигателя начинается с наиболее удаленного от коробки перемены передач. Иными словами, со стороны ремня ГРМ либо цепи.

Очередность работы

У коленвала рядного 4-х цилиндрового ДВС кривошипы первого и последнего цилиндра располагаются под углом 180° друг к другу. И под углом 90° к кривошипам средних цилиндров. Поэтому для обеспечения оптимального угла приложения движущих сил к кривошипам такого коленвала, порядок работы цилиндров бывает 1―3―4―2, как у вазовских и москвичевских ДВС либо 1―2―4―3, как у газовских моторов.

Чередование тактов 1-3-4-2

Угадать порядок работы цилиндров двигателя по внешнем признакам нельзя. Об этом следует читать в мануалах производителя. Порядок работы цилиндров двигателя проще всего узнать в инструкции по ремонту вашей машины.

Кривошипно-шатунный механизм

  • Маховик поддерживает инерцию коленвала для вывода поршней из верхних или нижних крайних положений, а также для более равномерного его вращения.
  • Коленчатый вал преобразует линейное движение поршней во вращение и передает его через механизм сцепления на первичный вал КПП.
  • Шатун передает усилие, прикладываемое к поршню на коленчатый вал.
  • Поршневой палец создает шарнирное соединение шатуна с поршнем. Изготавливается из легированной высокоуглеродистой стали с цементацией поверхности. По сути является толстостенной трубкой со шлифованной наружной поверхностью. Бывает двух видов: плавающий или закрепленный. Плавающие свободно перемещаются в бобышках поршней и во втулке, запрессованной в головку шатуна. Не выпадает палец из этой конструкции благодаря стопорным кольцам, устанавливающимся в пазы бобышек. Закрепленные удерживаются в головке шатуна за счет горячей посадки, а в бобышках вращаются свободно.

Источник

Самые мощные четырёхцилиндровые автомобили

Porsche 718 Boxster GTS

Последние автомобили Porsche 718 — Boxster и Cayman оснащаются четырехцилиндровыми двигателями нового поколения. Младшая модель 2,0-литровым двигателем мощностью 300 лошадиных сил, а 718 Boxster GTS и 718 Cayman GTS 2,5-литровым агрегатом с турбонаддувом мощностью уже 365 лошадиных сил. Для устранения так называемых «турбоям» двигатель получил турбокомпрессор с переменной геометрией, что позволило обеспечить мгновенный отклик на нажатие педали акселератора. Cayman GTS настолько быстрый, что преодолел трассу Нюрбургринг за 7 минут и 40 секунд. Ускорение до 100 км/ч не суперкаровское, но все же составляет внушительные 4,6 секунды. Максимальная скорость — 290 км/ч.

Volvo S60 Polestar

Кто бы мог подумать, что Volvo окажется в этом списке. Но если вы следили за работой шведской компании последние лет десять, то удивления быть не должно. Volvo прекратила производство двигателей с более чем четырьмя цилиндрами и объемом более двух литров. Тем не менее, благодаря рыночному спросу, они должны были выжать максимум из того, что у них есть, и 2,0-литровый двигатель с турбонаддувом и нагнетателем в Volvo S60 Polestar — самая экстремальная версия. Двигатель выдает мощность в 362 лошадиные силы. Крутящий момент – 470 Нм. Команда Polestar использует слегка модернизированный вариант этого агрегата в качестве базового для своего гоночного автомобиля. Только они гонялись с двигателем от серийного автомобиля на чемпионате WTCC (World Touring Car Championship). Разгон до сотни у Volvo S60 Polestar занимает 4,9 секунды, а максимальная скорость ограничена отметкой в 250 км/ч.

Читайте также:  Как установить двигатель д 240 на уаз

Mercedes AMG CLA45

Двигатель у CLA45 особенный, потому как имеет модульную конструкцию. Некоторые его части позаимствованы от более крупного 4-литрового V8. Это позволило 2-литровому 376-сильному агрегату обладать большей мощностью на литр объема, чем все созданные компанией Mercedes ранее 4-литровые двигатели V8. Данный агрегат с 475-ю Нм крутящего момента разгоняет CLA 45 до «сотни» за 4,2 секунды. Максимальная скорость — 250 км/ч. Причина, по которой Mercedes-AMG CLA45 имеет 376 «лошадок», как говорят некоторые, скрыта в том, что Audi RS3 развивает мощность в 367 лошадиных сил. Для будущего поколения подразделение AMG пообещало основательно переработать двигатель и систему постоянного полного привода 4Matic AWD, что позволит преодолеть отметку в 400 лошадиных сил. Кто-то скажет, что это безумие, но AMG привыкли делать эпичные автомобили.

Mitsubishi Lancer Evolution X FQ400

Несомненно, двигатель от Mercedes-AMG впечатляет, если не сказать больше, но существуют варианты и поинтересней. Звание самого экстремального четырехцилиндрового двигателя принадлежит 2,0-литровому агрегату, установленному в Mitsubishi Lancer Evolution X FQ400. Mitsubishi впервые продемонстрировала его в 2009 году в Великобритании. 403 лошадиные силы и 525 Нм крутящего момента, Lancer Evolution X FQ400 был похож на автомобиль мечты из киносаги Fast and Furious. Mitsubishi настраивала автомобиль в сотрудничестве с японской компанией HKS. Несмотря на все их доработки, которым подверглись выхлопная система, система подачи топлива, тормозная система и другие, автомобиль сохраняет трехлетнюю заводскую гарантию. Скорости 100 км/ч автомобиль достигает за 3,8 секунды, такой же показатель у Ferrari F430. Но в Mitsubishi на этом не остановились и через несколько лет выпустили Mitsubishi Lancer Evolution X FQ-440 MR Special Edition, двигатель которого форсировали до 440 лошадиных сил. Это рекордная мощность среди 2-литровых моторов с четырьмя цилиндрами.

Источник

Четырёхцилиндровый двигатель

  • 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 литра. 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.

Читайте также:  Какой дизельный двигатель лучше на ровере

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.

Связанные понятия

Monster Truck — автомобиль, как правило, стилизованный под пикап, измененный или специально построенный с очень большими колесами, подвеской с большим ходом и очень мощным двигателем. Такие автомобили создаются для участия в специальных соревнованиях — «Monster jam»-ах, включающих гонки по бездорожью, автотриал, прыжки через препятствия (обычно их сооружают из кузовов старых автомобилей) и различные акробатические номера. Не следует путать монстр-трак с колёсным снегоболотоходом, который, несмотря.

Источник

Adblock
detector