Многие автовладельцы даже не задумываются о порядке работы цилиндров двигателя своего автомобиля, просто зная их количество. Такая информация не является необходимой для управления транспортным средством, и большинство водителей не видят смысла в изучении технических деталей.
Понимание процесса полезно для настройки зажигания, замены ремня ГРМ и других видов работ во время самонастройки или ремонта, когда вы не можете получить помощь на СТО.
Сколько цилиндров бывает в двигателе
На протяжении всей истории машиностроения инженеры и конструкторы преследовали одну цель: максимально эффективно использовать двигатель. Для этого были разработаны все более мощные двигатели с различным числом цилиндров: от 1 до 16, делались и делаются попытки разместить «мощность» в минимально возможном объеме моторного отсека.
Одноцилиндровые двигатели используются в садовых тракторах, маломощных мопедах и мотоциклах. Для более мощных автомобилей требуется 4-х тактный 2-цилиндровый двигатель. Современные трехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания в основном устанавливаются на малолитражные автомобили и оснащены турбиной для увеличения мощности.
Важный
4-цилиндровые двигатели были самыми востребованными в автомобильной промышленности уже более века. Им оснащены практически все современные автомобили.
Пятицилиндровые двигатели не так популярны. Ранее их широко использовали гиганты мирового автопрома, такие как Volkswagen, Volvo, Audi
Также популярны шестицилиндровые и восьмицилиндровые двигатели. Несмотря на мировую практику уменьшения количества цилиндров за счет турбонагнетателя, такие двигатели внутреннего сгорания постепенно теряют свои позиции. В последние годы многие производители автомобилей отказались от восьмицилиндровых двигателей в пользу шестицилиндровых, особенно на рынке мощных легковых автомобилей.
В авиационной технике используются двигатели внутреннего сгорания с 7 или 9 цилиндрами. В автомобильной промышленности они не используются, за редким исключением, в тюнингованных моделях.
10 и 11 цилиндры в автомобилестроении также встречаются очень редко. Вы можете полюбоваться десяткой лучших спорткаров Audi R8.
12-цилиндровый двигатель получил более широкое распространение в автомобильной промышленности. Но из-за ужесточения экологических норм их производство неумолимо сокращается.
Также есть ДВС с 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32 и 64 цилиндрами. Они представляют собой комбинацию нескольких двигателей с меньшим количеством цилиндров и практически не используются в автомобильном производстве.
Клапана, их назначение, работа 4-тактного двигателя
Клапан двигателя является одновременно частью и последним звеном газораспределительного механизма. Это пружинный элемент, закрывающий вход или выход в состоянии покоя. При вращении распредвала расположенный на нем кулачок давит на клапан и опускает его, тем самым открывая соответствующее отверстие
На каждый цилиндр установлено не менее двух клапанов. В более дорогих моделях двигателей их четыре. В большинстве случаев количество клапанов четное, их назначение — открывать различные группы отверстий: одни для входа, вторые — для выхода.
Впускные клапаны открывают канал для новой порции топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндр, а в двигателях с прямым впрыском топлива — для объема воздуха. Этот процесс происходит в момент всасывания поршня (движение вниз от верхней мертвой точки после удаления продуктов сгорания).
Сливные клапаны работают по тому же принципу, но имеют другую функцию. Они предназначены для удаления выхлопных газов в выпускной коллектор.
Цикл 4-цилиндрового двигателя — это последовательность из четырех процессов, называемых «рабочим циклом». Рассмотрим это на примере бензинового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, который установлен в большинстве легковых автомобилей.
1. Вход.
Преобразование энергии начинается в камере сгорания, и первая стадия — реакция горения топливовоздушной смеси. В этом случае поршень движется вниз из верхней мертвой точки, возникает разрежение и впрыскивается топливо. В это время впускной клапан открыт, выпускной находится в закрытом положении. В двигателях с впрыском топливо подается инжектором.
2. Сжатие.
После заполнения камеры сгорания смесью паров бензина и воздуха при вращательных движениях коленчатого вала поршень перемещается в нижнее положение. Впускной клапан постепенно закрывается, а выпускной клапан все еще закрыт.
3. Рабочий ход.
Третий этап рабочего цикла — самый важный. Именно по нему энергия горящего топлива передается механической, которая приводит в движение коленчатый вал.
Даже во время процесса сжатия, когда поршень находится в наивысшей точке, топливная смесь воспламеняется от искры свечи зажигания. Топливный заряд быстро заканчивается, и образующиеся газы находятся под максимальным давлением в небольшом пространстве камеры сгорания.
Когда поршень опускается, газы быстро расширяются, высвобождая энергию. На этом этапе ускорение передается на коленчатый вал. Во всех других фазах цикла двигатель получает энергию только от вала двигателя, не вырабатывая ее.
4. Релиз.
Это последний тик рабочего цикла. По нему из цилиндра выделяются отработавшие полезную работу газы, освобождая место для входа очередной порции топливовоздушной смеси.
На этом этапе газы находятся под значительно более высоким давлением, чем атмосферное. Коленчатый вал перемещает поршень через шатун в верхнюю мертвую точку. Выпускной клапан открывается, и газы выбрасываются через выхлопную систему.
Рабочий цикл дизельных двигателей немного отличается от бензиновых. На входе всасывается только воздух, а топливо впрыскивается в камеру сгорания топливным насосом после того, как масса воздуха была сжата. Дизельное топливо воспламеняется при контакте со сжатым воздухом.
4-цилиндровый двигатель, самый распространенный
Как уже упоминалось выше, в автомобильной промышленности наиболее распространены 4-цилиндровые двигатели. По количеству пар клапанов на цилиндр они делятся на две группы.
8-клапанные двигатели устанавливаются в основном на модели недорогой группы. У них есть одно впускное отверстие и одно выпускное отверстие для каждого цилиндра, всего 8 клапанов.
Особенностью таких двигателей внутреннего сгорания является использование распределительного вала, управляющего системами впрыска и выпуска. Для его направления используется цепной или ременной механизм. Такая система проста в ремонте и обслуживании, а за счет простоты конструкции значительно снижается стоимость автомобиля.
В более дорогих моделях автомобилей имеется по две пары впускных и выпускных клапанов на каждый цилиндр двигателя, всего 16 клапанов. В таких системах задействованы два распредвала, для работы которых требуется сложный газораспределительный механизм.
Использование двух впускных клапанов обеспечивает больше топлива за такт, что увеличивает мощность и эффективность двигателя. Кроме того, благодаря наличию двух выпускных клапанов снижается расход топлива.
Порядок работы цилиндров и почему именно такой
Есть два типа 4-цилиндровых двигателей:
- наоборот.
- онлайн;
У них одинаковая компоновка коленвала, но другой порядок работы цилиндров. Это связано с различиями в конструкции газораспределительного механизма, системы зажигания, а также зависит от углов между кривошипами коленчатого вала.
В 4-цилиндровом рядном двигателе порядок работы реализован по схеме 1-3-4-2. Он используется в подавляющем большинстве автомобилей, как дизельных, так и бензиновых, от «Жигулей» до «Мерседес». Здесь последовательно работают цилиндры, расположенные на противоположных пальцах коленчатого вала. Порядок работы цилиндров 4-цилиндрового оппозитного двигателя внутреннего сгорания организован в другой последовательности: 1-3-2-4 или 1-4-2-3.
В этом случае поршни достигают верхней мертвой точки с одной и другой стороны одновременно. «Оппозитники» можно увидеть практически на всех моделях Subaru, за исключением нескольких небольших автомобилей, продаваемых на внутреннем рынке.
Вывод
большинству автолюбителей вряд ли понадобятся знания порядка работы цилиндров и последовательности процессов рабочего цикла двигателя. Но в некоторых ситуациях без этих знаний не обойтись.
Как работает двигатель внутреннего сгорания
